JP2022079062A - Method for inserting exogenous gene onto chromosome of animal cell, animal cell, kit for inserting exogenous gene, vector, guide rna, and guide rna expression vector - Google Patents

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寿光 石原
Hisamitsu Ishihara
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Abstract

To provide a method for inserting an exogenous gene onto a chromosome of an animal cell, which can achieve uniform expression of the exogenous gene; an animal cell; and a kit for inserting exogenous gene.SOLUTION: A method for inserting an exogenous gene onto a chromosome of an animal cell includes the step of inserting an exogenous gene to the upstream region of a Zxdb gene of an X chromosome of an animal cell. The animal cell has a recombinase recognition sequence inserted to the upstream region of the Zxdb gene of the X chromosome. A kit for inserting exogenous gene has: the animal cell; a recombinase that recognizes the recombinase recognition sequence inserted to the chromosome of the animal cell; and a vector having the same recombinase recognition sequence as the recombinase recognition sequence inserted to the chromosome of the animal cell.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、動物細胞の染色体上への外来遺伝子の挿入方法、動物細胞、外来遺伝子挿入用キット、ベクター、ガイドRNA、及びガイドRNA発現ベクターに関する。 The present invention relates to a method for inserting a foreign gene onto the chromosome of an animal cell, an animal cell, a kit for inserting a foreign gene, a vector, a guide RNA, and a guide RNA expression vector.

従来から、未解明の遺伝子の細胞における機能を解析するために、当該遺伝子のcDNAや当該遺伝子に対するshRNAを染色体に組込み、発現されることが行われてきた。これら核酸の染色体への組込みをランダムに行うと、組込み位置によっては発現しない、或いは、発現が弱くなることがあり、さらに、既存の遺伝子を破壊する虞がある。 Conventionally, in order to analyze the function of an unexplained gene in a cell, the cDNA of the gene or the shRNA for the gene has been integrated into a chromosome and expressed. If these nucleic acids are randomly integrated into the chromosome, they may not be expressed or may be weakly expressed depending on the integration position, and there is a risk of destroying existing genes.

これに対し、これまでセーフハーバー遺伝子座と呼ばれる染色体座が探索されている。セーフハーバー遺伝子座は、外来遺伝子を挿入しても有害でない位置で、且つ、均一で一定レベルの遺伝子発現が起こる部位である。マウス細胞で発見されたRosa26等のセーフハーバー遺伝子座は、外来遺伝子を挿入する標的位置として一般的に用いられている。 On the other hand, a chromosome locus called a safe harbor locus has been searched so far. The safe harbor locus is a site where a uniform and constant level of gene expression occurs at a position that is not harmful even if a foreign gene is inserted. Safe harbor loci such as Rosa26 found in mouse cells are commonly used as target locations for inserting foreign genes.

Beard C et al., “Efficient Method to Generate Single-Copy Transgenic Mice by Site-Specific Integration in Embryonic Stem Cells.”, Genesis, Vol. 44, pp. 23-28, 2006.Beard C et al., “Efficient Method to Generate Single-Copy Transgenic Mice by Site-Specific Integration in Embryonic Stem Cells.”, Genesis, Vol. 44, pp. 23-28, 2006.

しかしながら、近年、当該位置に入れた外来遺伝子の発現が均一に起こらない等の問題が指摘されている(例えば、参考文献1参照)。特に、テトラサイクリン依存性プロモーターにより発現させようとする外来遺伝子は、サイレンシングと呼ばれる現象が起きて、発現量が個々の細胞によってバラバラなモザイク状となり、均一な発現を達成できない。 However, in recent years, it has been pointed out that the expression of the foreign gene placed in the relevant position does not occur uniformly (see, for example, Reference 1). In particular, a foreign gene to be expressed by a tetracycline-dependent promoter undergoes a phenomenon called silencing, and the expression level becomes a mosaic that varies depending on individual cells, and uniform expression cannot be achieved.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、外来遺伝子の均一な発現を達成し得る、動物細胞の染色体上への外来遺伝子の挿入方法を提供する。また、外来遺伝子の均一な発現を達成し得る動物細胞、外来遺伝子挿入用キット、ベクター、ガイドRNA、及びガイドRNA発現ベクターを提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for inserting a foreign gene onto a chromosome of an animal cell, which can achieve uniform expression of the foreign gene. Also provided are animal cells capable of achieving uniform expression of foreign genes, foreign gene insertion kits, vectors, guide RNAs, and guide RNA expression vectors.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、動物細胞のX染色体のZxdb遺伝子の転写開始点から10.6kbp程度上流の位置に外来遺伝子を挿入することで、当該外来遺伝子が均一に発現することを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventors have inserted a foreign gene at a position about 10.6 kbp upstream from the transcription start point of the Zxdb gene on the X chromosome of an animal cell, thereby causing the foreign gene. We have found that the gene is uniformly expressed, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
(1) 動物細胞のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に外来遺伝子を挿入する工程を含む、動物細胞の染色体上への外来遺伝子の挿入方法。
(2) 前記Zxdb遺伝子の上流領域が、前記Zxdb遺伝子の転写開始点から1~50kbp上流の領域である、(1)に記載の挿入方法。
(3) 前記Zxdb遺伝子の上流領域が、前記Zxdb遺伝子の転写開始点から5~15kbp上流の領域である、(1)又は(2)に記載の挿入方法。
(4) 前記Zxdb遺伝子の上流領域が、前記Zxdb遺伝子の転写開始点から9~11kbp上流の領域である、(1)~(3)のいずれ一つに記載の挿入方法。
(5) X染色体のZxdb遺伝子の上流領域に、リコンビナーゼ認識配列が挿入されている、動物細胞。
(6) 前記リコンビナーゼ認識配列がFRT配列又はloxP配列である、(5)に記載の動物細胞。
(7) ヒト又はマウス由来の細胞である、(5)又は(6)に記載の動物細胞。
(8) (5)~(7)のいずれか一つに記載の動物細胞と、
前記動物細胞の染色体に挿入されているリコンビナーゼ認識配列を認識するリコンビナーゼと、
前記動物細胞の染色体に挿入されているリコンビナーゼ認識配列と同一のリコンビナーゼ認識配列を有するベクターと、
を備える、外来遺伝子挿入用キット。
(9) 外来遺伝子と、
前記外来遺伝子の上流及び下流に結合した、標的動物細胞のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域と相同な配列を有する核酸と、
を含む、ベクター。
(10) 前記外来遺伝子の上流に、配列番号1で表される配列と相同な配列を有する核酸が結合しており、且つ、前記外来遺伝子の下流に、配列番号2で表される配列と相同な配列を有する核酸が結合している、(9)に記載のベクター。
(11) 配列番号3で表される塩基配列からなる核酸を含む、ガイドRNA。
(12) 配列番号4で表される塩基配列からなる核酸を含む、ガイドRNA発現ベクター。
That is, the present invention includes the following aspects.
(1) A method for inserting a foreign gene onto an animal cell chromosome, which comprises a step of inserting the foreign gene into the upstream region of the Zxdb gene of the X chromosome of the animal cell.
(2) The insertion method according to (1), wherein the upstream region of the Zxdb gene is a region 1 to 50 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene.
(3) The insertion method according to (1) or (2), wherein the upstream region of the Zxdb gene is a region 5 to 15 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene.
(4) The insertion method according to any one of (1) to (3), wherein the upstream region of the Zxdb gene is a region 9 to 11 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene.
(5) An animal cell in which a recombinase recognition sequence is inserted in the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome.
(6) The animal cell according to (5), wherein the recombinase recognition sequence is an FRT sequence or a loxP sequence.
(7) The animal cell according to (5) or (6), which is a cell derived from human or mouse.
(8) The animal cell according to any one of (5) to (7) and
A recombinase that recognizes the recombinase recognition sequence inserted into the chromosome of the animal cell,
A vector having the same recombinase recognition sequence as the recombinase recognition sequence inserted into the chromosome of the animal cell,
A kit for inserting foreign genes.
(9) Foreign genes and
A nucleic acid having a sequence homologous to the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome of the target animal cell bound upstream and downstream of the foreign gene.
Including the vector.
(10) A nucleic acid having a sequence homologous to the sequence represented by SEQ ID NO: 1 is bound upstream of the foreign gene, and homologous to the sequence represented by SEQ ID NO: 2 downstream of the foreign gene. The vector according to (9), wherein a nucleic acid having a different sequence is bound.
(11) A guide RNA containing a nucleic acid consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 3.
(12) A guide RNA expression vector containing a nucleic acid consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 4.

上記態様の挿入方法、動物細胞、外来遺伝子挿入用キット、ベクター、ガイドRNA、及びガイドRNA発現ベクターによれば、外来遺伝子の均一な発現を達成することができる。 According to the insertion method, animal cells, foreign gene insertion kit, vector, guide RNA, and guide RNA expression vector of the above-described embodiment, uniform expression of the foreign gene can be achieved.

実施例1におけるゼオシン耐性獲得用プラスミドの構成図である。It is a block diagram of the plasmid for the acquisition of zeocin resistance in Example 1. 実施例1におけるGFP発現プラスミドの構成図である。It is a block diagram of the GFP expression plasmid in Example 1. FIG. 実施例1におけるゲノムウォーキング法により同定されたX染色体上の発現ユニットの挿入位置を示す図である。It is a figure which shows the insertion position of the expression unit on the X chromosome identified by the genome walking method in Example 1. FIG. 実施例2におけるGFP発現ユニットの染色体上の挿入位置が異なるMIN6細胞の明視野像(左)及び蛍光像(右)である。It is a bright field image (left) and a fluorescence image (right) of MIN6 cells having different insertion positions on the chromosome of the GFP expression unit in Example 2. 実施例3におけるDsRed2発現プラスミドの構成図である。It is a block diagram of the DsRed2 expression plasmid in Example 3. FIG. 実施例4におけるグルコキナーゼ発現プラスミドの構成図である。It is a block diagram of the glucokinase expression plasmid in Example 4. 実施例4におけるグルコキナーゼ発現ユニットの染色体上の挿入位置が異なるMIN6細胞でのインスリン分泌量を示すグラフである。3 is a graph showing the amount of insulin secreted in MIN6 cells having different insertion positions on the chromosome of the glucokinase expression unit in Example 4. 実施例5におけるドナープラスミド(ゼオシン発現プラスミド)及びガイドRNA発現プラスミドの構成図である。It is a block diagram of the donor plasmid (zeocin expression plasmid) and the guide RNA expression plasmid in Example 5. 実施例5におけるドナープラスミドに由来するDNA断片(ゼオシンのcDNAを含む)の染色体上の挿入位置を確認するためのプライマーの標的配列を示す図である。It is a figure which shows the target sequence of the primer for confirming the insertion position on the chromosome of the DNA fragment (including the cDNA of zeocin) derived from the donor plasmid in Example 5. 実施例5におけるGFP発現プラスミドの構成図である。It is a block diagram of the GFP expression plasmid in Example 5. 実施例5におけるGFP発現ユニットがX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に挿入されたMIN6細胞の明視野像(左)及び蛍光像(右)である。The bright field image (left) and the fluorescence image (right) of the MIN6 cell in which the GFP expression unit in Example 5 was inserted into the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome.

≪用語の定義≫
本明細書において、「ポリヌクレオチド」及び「核酸」という用語は、相互に互換的に使用され、ヌクレオチドがホスホジエステル結合によって結合したヌクレオチドポリマーを指す。「ポリヌクレオチド」及び「核酸」は、DNAであってもよく、RNAであってもよく、DNAとRNAとの組み合わせから構成されてもよい。また、「ポリヌクレオチド」及び「核酸」は、天然ヌクレオチドのポリマーであってもよく、天然ヌクレオチドと非天然ヌクレオチド(天然ヌクレオチドの類似体、塩基部分、糖部分及びリン酸部分のうち少なくとも一つの部分が修飾されているヌクレオチド(例えば、ホスホロチオエート骨格)等)とのポリマーであってもよく、非天然ヌクレオチドのポリマーであってもよい。
本明細書において、「ポリヌクレオチド」又は「核酸」の塩基配列は、特に明示しない限り、一般的に認められている1文字コードで記載される。特に明示しない限り、塩基配列は、5’側から3’側に向かって記載する。
本明細書において、「ポリヌクレオチド」又は「核酸」を構成するヌクレオチド残基は、単に、アデニン、チミン、シトシン、グアニン、又はウラシル等、あるいはそれらの1文字コードで記載される場合がある。
≪Definition of terms≫
As used herein, the terms "polynucleotide" and "nucleic acid" are used interchangeably and refer to a nucleotide polymer in which nucleotides are bound by phosphodiester bonds. The "polynucleotide" and "nucleic acid" may be DNA, RNA, or may be composed of a combination of DNA and RNA. Further, the "polynucleotide" and "nucleic acid" may be a polymer of a natural nucleotide, and the natural nucleotide and the unnatural nucleotide (an analog of the natural nucleotide, a base portion, a sugar portion and a phosphate portion at least one portion thereof) may be used. It may be a polymer with a nucleotide modified with (eg, a phosphorothioate skeleton), or it may be a polymer of an unnatural nucleotide.
In the present specification, the base sequence of "polynucleotide" or "nucleic acid" is described by a generally accepted one-letter code unless otherwise specified. Unless otherwise specified, the base sequence is described from the 5'side to the 3'side.
In the present specification, the nucleotide residues constituting the "polynucleotide" or "nucleic acid" may be simply described by adenine, thymine, cytosine, guanine, uracil, etc., or a one-letter code thereof.

本明細書において、「遺伝子」という用語は、特定のタンパク質をコードする少なくとも1つのオープンリーディングフレームを含むポリヌクレオチドを指す。遺伝子は、エクソン及びイントロンの両方を含み得る。 As used herein, the term "gene" refers to a polynucleotide comprising at least one open reading frame encoding a particular protein. The gene can include both exons and introns.

本明細書において、「ポリペプチド」、「ペプチド」及び「タンパク質」という用語は、相互に互換的に使用され、アミド結合によって結合したアミノ酸のポリマーを指す。「ポリペプチド」、「ペプチド」又は「タンパク質」は、天然アミノ酸のポリマーであってもよく、天然アミノ酸と非天然アミノ酸(天然アミノ酸の化学的類似体、修飾誘導体等)とのポリマーであってもよく、非天然アミノ酸のポリマーであってもよい。特に明示しない限り、アミノ酸配列は、N末端側からC末端側に向かって記載する。 As used herein, the terms "polypeptide", "peptide" and "protein" are used interchangeably and refer to a polymer of amino acids linked by an amide bond. The "polypeptide", "peptide" or "protein" may be a polymer of natural amino acids, or may be a polymer of natural amino acids and unnatural amino acids (chemical analogs of natural amino acids, modified derivatives, etc.). It may be a polymer of unnatural amino acids. Unless otherwise specified, the amino acid sequence is described from the N-terminal side to the C-terminal side.

本明細書において、「ゲノム編集」という用語は、ゲノム上の所望の位置(標的領域)に変異を誘導することを指す。ゲノム編集は、標的領域のDNAを切断するように操作されたヌクレアーゼの使用を含み得る。典型的には、部位特異的ヌクレアーゼの使用により、標的領域のDNAに二本鎖切断(DSB)が誘導され、その後、相同組み換え修復(Homologous Directed Repair:HDR)及び非相同末端再結合(Non-Homologous End-Joining Repair:NHEJ)のような、細胞の内因性プロセスによってゲノムが修復される。NHEJは、修復用鋳型DNAを用いずに二本鎖切断された末端を連結する修復方法であり、修復の際に挿入及び/又は欠失(indel)が高頻度で誘導される。HDRは、修復用鋳型DNAを用いた修復機構であり、標的領域に所望の変異を導入することも可能である。 As used herein, the term "genome editing" refers to inducing a mutation at a desired location (target region) on the genome. Genome editing may include the use of nucleases engineered to cleave the DNA of the target region. Typically, the use of site-specific nucleases induces double-strand breaks (DSBs) in the DNA of the target region, followed by homologous directed repair (HDR) and non-homologous end recombination (Non-). The genome is repaired by an endogenous process of the cell, such as Homology End-Joining Repair (NHEJ). NHEJ is a repair method in which double-stranded cut ends are ligated without using a repair template DNA, and insertion and / or deletion (indel) is frequently induced during repair. HDR is a repair mechanism using a repair template DNA, and it is also possible to introduce a desired mutation into a target region.

本明細書において、「ドナーベクター」という用語は、修復用鋳型DNAとして用いられる外来性DNAを指す。ドナーベクターは、ホモロジーアームとして標的領域に隣接する塩基配列を含む。本明細書においては、標的領域の5’側に隣接する塩基配列からなるホモロジーアームを「5’アーム」、標的配列の3’側に隣接する塩基配列からなるホモロジーアームを「3’アーム」と記載する場合がある。ドナーベクターは、5’アームと3’アームとの間に、所望の塩基配列を含むことができる。各ホモロジーアームの長さは、通常0.1kbp~10kbp程度である。5’アーム及び3’アームの長さは、同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。 As used herein, the term "donor vector" refers to exogenous DNA used as a template DNA for repair. The donor vector contains a base sequence adjacent to the target region as a homology arm. In the present specification, the homology arm consisting of the base sequence adjacent to the 5'side of the target region is referred to as "5'arm", and the homology arm consisting of the base sequence adjacent to the 3'side of the target sequence is referred to as "3'arm". May be stated. The donor vector can contain the desired base sequence between the 5'arm and the 3'arm. The length of each homology arm is usually about 0.1 kbp to 10 kbp. The lengths of the 5'arm and the 3'arm may be the same or different, but are preferably the same.

本明細書において、「Casタンパク質」という用語は、CRISPR関連(CRISPR-associated)タンパク質を指す。好ましい態様において、Casタンパク質は、ガイドRNAと複合体を形成し、エンドヌクレアーゼ活性又はニッカーゼ活性を示す。Casタンパク質としては、特に限定されないが、例えば、Cas9タンパク質、Cpf1タンパク質、C2c1タンパク質、C2c2タンパク質、及びC2c3タンパク質等が挙げられる。Casタンパク質は、ガイドRNAと協働してエンドヌクレアーゼ活性又はニッカーゼ活性を示す限り、野生型Casタンパク質及びそのホモログ(パラログ及びオーソログ)、並びにそれらの変異体を包含する。
好ましい態様において、Casタンパク質は、クラス2のCRISPR/Cas系に関与するものであり、より好ましくはII型のCRISPR/Cas系に関与するものである。Casタンパク質の好ましい例としては、Cas9タンパク質が例示される。
As used herein, the term "Cas protein" refers to a CRISPR-associated protein. In a preferred embodiment, the Cas protein forms a complex with a guide RNA and exhibits endonuclease activity or nickase activity. The Cas protein is not particularly limited, and examples thereof include Cas9 protein, Cpf1 protein, C2c1 protein, C2c2 protein, and C2c3 protein. Cas proteins include wild-type Cas proteins and their homologs (paralogs and orthologs), as well as variants thereof, as long as they exhibit endonuclease activity or nickase activity in conjunction with guide RNA.
In a preferred embodiment, the Cas protein is involved in a class 2 CRISPR / Cas system, more preferably a type II CRISPR / Cas system. A preferred example of the Cas protein is the Cas9 protein.

本明細書において、「Cas9タンパク質」という用語は、II型のCRISPR/Cas系に関与するCasタンパク質を指す。Cas9タンパク質は、ガイドRNAと複合体を形成し、ガイドRNAと協働して標的領域のDNAを切断する活性を示す。Cas9タンパク質は、前記の活性を有する限り、野生型Cas9タンパク質及びそのホモログ(パラログ及びオーソログ)、並びにそれらの変異体を包含する。野生型Cas9タンパク質は、ヌクレアーゼドメインとしてRuvCドメイン及びHNHドメインを有するが、本明細書におけるCas9タンパク質は、RuvCドメイン及びHNHドメインのいずれか一方が不活性化されたものであってもよい。
Cas9タンパク質が由来する生物種は特に限定されないが、ストレプトコッカス(Streptococcus)属、スタフィロコッカス(Staphylococcus)属、ナイセリア(Neisseria)属、又はトレポネーマ(Treponema)属に属する細菌等が好ましく例示される。より具体的には、S.pyogenes、S.thermophilus、S.aureus、N.meningitidis、又はT.denticola等に由来するCas9タンパク質が好ましく例示される。好ましい態様において、Cas9タンパク質は、S.pyogenes由来のCas9タンパク質である。
As used herein, the term "Cas9 protein" refers to a Cas protein involved in the type II CRISPR / Cas system. The Cas9 protein forms a complex with the guide RNA and exhibits the activity of collaborating with the guide RNA to cleave the DNA of the target region. Cas9 protein includes wild-type Cas9 protein and its homologs (paralogs and orthologs) and variants thereof, as long as they have the above-mentioned activity. The wild-type Cas9 protein has a RuvC domain and an HNH domain as nuclease domains, but the Cas9 protein herein may be one in which either the RuvC domain or the HNH domain is inactivated.
The organism species from which the Cas9 protein is derived is not particularly limited, but bacteria belonging to the genus Streptococcus, Staphylococcus, Neisseria, Treponema and the like are preferably exemplified. More specifically, S. pyogenes, S. streptococcus. thermophilus, S.A. aureus, N. et al. Meningitidis, or T.I. Cas9 protein derived from dentalcola and the like is preferably exemplified. In a preferred embodiment, the Cas9 protein is S. It is a Cas9 protein derived from pyogenes.

各種Casタンパク質のアミノ酸配列、及びそのコード配列の情報は、GenBank、UniProt等の各種データベース上で得ることができる。例えば、S.pyogenesのCas9タンパク質のアミノ酸配列は、アクセッション番号Q99ZW2としてUniProtに登録されたもの等を用いることができる。 Information on the amino acid sequences of various Cas proteins and their coding sequences can be obtained on various databases such as GenBank and UniProt. For example, S. As the amino acid sequence of Cas9 protein of pyogenes, those registered in UniProt as accession number Q99ZW2 can be used.

本明細書において、「ガイドRNA」及び「gRNA」という用語は、相互に互換的に使用され、Casタンパク質と複合体を形成し、Casタンパク質を標的領域に誘導することができるRNAを指す。好ましい態様において、ガイドRNAは、CRISPR RNA(crRNA)及びトランス活性化型CRISPR RNA(tracrRNA)を含む。crRNAは、ゲノム上の標的領域への結合に関与し、tracrRNAは、Casタンパク質との結合に関与する。好ましい態様において、crRNAは、スペーサー配列とリピート配列とを含み、スペーサー配列が標的領域において標的配列の相補鎖と結合する。好ましい態様において、tracrRNAは、アンチリピート配列と3’テイル配列とを含む。アンチリピート配列はcrRNAのリピート配列と相補的な配列を有し、リピート配列と塩基対を形成し、3’テイル配列は通常3つのステムループを形成する。
ガイドRNAは、crRNAの3’末端にtracrRNAの5’末端を連結した単一ガイドRNA(sgRNA)であってもよく、crRNA及びtracrRNAを別々のRNA分子とし、リピート配列及びアンチリピート配列で塩基対を形成させたものであってもよい。
As used herein, the terms "guide RNA" and "gRNA" are used interchangeably to refer to RNA that can form a complex with a Cas protein and induce the Cas protein to a target region. In a preferred embodiment, the guide RNA comprises a CRISPR RNA (crRNA) and a transactivated CRISPR RNA (tracrRNA). The crRNA is involved in binding to a target region on the genome, and the tracrRNA is involved in binding to the Cas protein. In a preferred embodiment, the crRNA comprises a spacer sequence and a repeat sequence, the spacer sequence binding to the complementary strand of the target sequence in the target region. In a preferred embodiment, the tracrRNA comprises an anti-repeat sequence and a 3'tail sequence. The anti-repeat sequence has a sequence complementary to the repeat sequence of crRNA and forms a base pair with the repeat sequence, and the 3'tail sequence usually forms three stem loops.
The guide RNA may be a single guide RNA (sgRNA) in which the 3'end of the crRNA is linked to the 5'end of the tracrRNA, and the crRNA and the tracrRNA are separate RNA molecules, and base pairs are used in repeat sequences and anti-repeat sequences. May be formed.

本明細書において、「標的配列」という用語は、Casタンパク質による切断の対象となるゲノム中のDNA配列を指す。Casタンパク質としてCas9タンパク質を用いる場合、標的配列は、プロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)の5’側に隣接する配列である必要がある。標的配列は、通常、PAMの5’側直前に隣接する17~30塩基(好ましくは18~25塩基、より好ましくは19~22塩基、さらに好ましくは20塩基)の配列が選択される。標的配列の設計には、CRISPR DESIGN(crispr.mit.edu/)等の公知のデザインツールを利用することができる。 As used herein, the term "target sequence" refers to a DNA sequence in the genome that is the subject of cleavage by the Cas protein. When using the Cas9 protein as the Cas protein, the target sequence needs to be a sequence adjacent to the 5'side of the protospacer adjacent motif (PAM). As the target sequence, a sequence of 17 to 30 bases (preferably 18 to 25 bases, more preferably 19 to 22 bases, still more preferably 20 bases) adjacent immediately before the 5'side of PAM is selected. A known design tool such as CRISPR DESIGN (crispr.mit.edu/) can be used to design the target sequence.

本明細書において、「プロトスペーサー隣接モチーフ」及び「PAM」という用語は、相互に互換的に使用され、Casタンパク質によるDNA切断の際に、Casタンパク質に認識される配列を指す。PAMの配列及び位置は、Casタンパク質の種類によって異なる。例えば、Cas9タンパク質の場合、PAMは標的配列の3’側直後に隣接する必要がある。Cas9タンパク質に対応するPAMの配列は、Cas9タンパク質が由来する細菌種によって異なっている。例えば、S.pyogenesのCas9タンパク質に対応するPAMは「NGG」であり、S.thermophilusのCas9タンパク質に対応するPAMは「NNAGAA」であり、S.aureusのCas9タンパク質に対応するPAMは「NNGRRT」又は「NNGRR(N)」であり、N.meningitidisのCas9タンパク質に対応するPAMは「NNNNGATT」であり、T.denticolaのCas9タンパク質に対応する「NAAAAC」である(「R」はA又はG;「N」は、A、T、G又はC)。 As used herein, the terms "protospacer flanking motif" and "PAM" are used interchangeably and refer to sequences recognized by the Cas protein upon DNA cleavage by the Cas protein. The sequence and position of PAM depends on the type of Cas protein. For example, in the case of Cas9 protein, the PAM needs to be adjacent immediately after the 3'side of the target sequence. The sequence of PAM corresponding to the Cas9 protein depends on the bacterial species from which the Cas9 protein is derived. For example, S. The PAM corresponding to the Cas9 protein of pyogenes is "NGG" and S. streptococcus. The PAM corresponding to the Cas9 protein of thermophilus is "NNAGAA", and S.I. The PAM corresponding to the Cas9 protein of aureus is "NNGRRT" or "NNGRR (N)". The PAM corresponding to the Cas9 protein of meningitidis is "NNNNGATT", which is T.I. It is "NAAAAC" corresponding to the Cas9 protein of detentola ("R" is A or G; "N" is A, T, G or C).

本明細書において、「発現可能な状態」という用語は、ポリヌクレオチドが導入された細胞内で、該ポリヌクレオチドが転写され得る状態にあることを指す。
本明細書において、「発現ベクター」という用語は、対象ポリヌクレオチドを含むベクターであって、該ベクターを導入した細胞内で、対象ポリヌクレオチドを発現可能な状態にするシステムを備えたベクターを指す。例えば、「Casタンパク質の発現ベクター」とは、該ベクターを導入した細胞内で、Casタンパク質を発現可能なベクターを意味する。また、例えば、「ガイドRNAの発現ベクター」とは、該ベクターを導入した細胞内で、ガイドRNAを発現可能なベクターを意味する。
As used herein, the term "expressible state" refers to a state in which the polynucleotide can be transcribed in the cell into which the polynucleotide has been introduced.
As used herein, the term "expression vector" refers to a vector containing a target polynucleotide, which comprises a system for making the target polynucleotide expressible in a cell into which the vector has been introduced. For example, the “Cas protein expression vector” means a vector capable of expressing the Cas protein in the cell into which the vector has been introduced. Further, for example, the “guide RNA expression vector” means a vector capable of expressing the guide RNA in the cell into which the vector has been introduced.

≪動物細胞の染色体上への外来遺伝子の挿入方法≫
本発明の一実施形態に係る動物細胞の染色体上への外来遺伝子の挿入方法(以下、単に「本実施形態の挿入方法」と称する場合がある)は、動物細胞のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に外来遺伝子を挿入する工程を含む。
<< How to insert a foreign gene onto the chromosome of an animal cell >>
The method for inserting a foreign gene onto the chromosome of an animal cell according to an embodiment of the present invention (hereinafter, may be simply referred to as “method for inserting the present embodiment”) is upstream of the Zxdb gene on the X chromosome of the animal cell. Includes the step of inserting a foreign gene into the region.

発明者らは、マウス由来のインスリン分泌細胞株であるMIN6細胞を用いた実験系において、外来遺伝子が均一に発現することができる染色体上の挿入位置として、X染色体のZxdb遺伝子の転写開始点から10.6kbp程度上流の位置を同定し、本発明を完成するに至った。すなわち、発明者らによって同定されたX染色体のZxdb遺伝子の上流領域の挿入位置は、新規のセーフハーバー遺伝子座ということもできる。
本実施形態の挿入方法によれば、後述する実施例に示すように、インビトロ条件下で、染色体上に組み込まれた外来遺伝子を均一に発現することができる。
なお、ここでいう「外来遺伝子を均一に発現する」とは、外来遺伝子が染色体上に組み込まれた細胞において、細胞間での外来遺伝子の発現量にばらつきがなく、当該外来遺伝子を発現することを意味する。
In an experimental system using MIN6 cells, which are insulin-secreting cell lines derived from mice, the inventors set the insertion position on the chromosome on which the foreign gene can be uniformly expressed from the transcription start site of the Zxdb gene on the X chromosome. The position upstream of about 10.6 kbp was identified, and the present invention was completed. That is, the insertion position of the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome identified by the inventors can be said to be a novel safe harbor locus.
According to the insertion method of this embodiment, as shown in Examples described later, the foreign gene integrated on the chromosome can be uniformly expressed under in vitro conditions.
The term "uniformly expresses a foreign gene" as used herein means that in a cell in which the foreign gene is integrated on a chromosome, the expression level of the foreign gene does not vary between cells and the foreign gene is expressed. Means.

以下、本実施形態の挿入方法の各工程について詳細を説明する。 Hereinafter, each step of the insertion method of the present embodiment will be described in detail.

<挿入工程>
挿入工程では、動物細胞のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に外来遺伝子を挿入する。
<Insert process>
In the insertion step, a foreign gene is inserted into the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome of an animal cell.

X染色体のZxdb遺伝子の上流領域とは、Zxdb遺伝子とその上流に存在するGspt2遺伝子の間の領域、具体的には、Zxdb遺伝子の転写開始点から1bp~86kbp上流の領域を意味する。中でも、外来遺伝子の挿入位置としては、Zxdb遺伝子の転写開始点から1~50kbp上流の領域であることが好ましく、Zxdb遺伝子の転写開始点から5~15kbp上流の領域であることがより好ましく、9~11kbp上流の領域であることがさらに好ましく、10~10.8kbp上流の領域であることがよりさらに好ましく、10.5~10.7kbp上流の領域であることが特に好ましく、10.6kbp上流の領域であることが最も好ましい。 The upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome means a region between the Zxdb gene and the Gspt2 gene present upstream thereof, specifically, a region 1 bp to 86 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene. Among them, the insertion position of the foreign gene is preferably a region 1 to 50 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene, and more preferably a region 5 to 15 kbp upstream from the transcription start point of the Zxdb gene. It is more preferably a region upstream of ~ 11 kbp, even more preferably a region upstream of 10 ~ 10.8 kbp, particularly preferably a region upstream of 10.5-10.7 kbp, 10.6 kbp upstream. Most preferably it is a region.

なお、Zxdb遺伝子の塩基配列情報は、GenBank、UniProt等の各種データベース上で得ることができる。例えば、マウスZxdb遺伝子の塩基配列情報は、アクセッション番号NC_000086.8としてGenBankに登録されたもの等を用いることができる。マウスZxdb遺伝子のmRNAの塩基配列情報は、NM_001081473.1としてGenBankに登録されたもの等を用いることができる。マウスZxdb遺伝子の塩基配列情報と、マウスZxdb遺伝子のmRNAの塩基配列情報とを照らし合わせることで、転写開始点を確認し、当該転写開始点の上流領域を外来遺伝子の挿入位置として利用することができる。
また、ヒトZxdb遺伝子の塩基配列情報は、アクセッション番号NC_000023.11としてGenBankに登録されたもの等を用いることができる。ヒトZxdb遺伝子のmRNAの塩基配列情報は、NM_007157.4としてGenBankに登録されたもの等を用いることができる。ヒトZxdb遺伝子の塩基配列情報と、ヒトZxdb遺伝子のmRNAの塩基配列情報とを照らし合わせることで、転写開始点を確認し、当該転写開始点の上流領域を外来遺伝子の挿入位置として利用することができる。
The base sequence information of the Zxdb gene can be obtained on various databases such as GenBank and UniProt. For example, as the nucleotide sequence information of the mouse Zxdb gene, those registered in GenBank as accession number NC_0000866.8 can be used. As the nucleotide sequence information of the mRNA of the mouse Zxdb gene, the one registered in GenBank as NM_001081473.1 can be used. By comparing the base sequence information of the mouse Zxdb gene with the base sequence information of the mRNA of the mouse Zxdb gene, the transcription start point can be confirmed, and the upstream region of the transcription start point can be used as the insertion position of the foreign gene. can.
Further, as the base sequence information of the human Zxdb gene, those registered in GenBank as accession number NC_00000231.11 can be used. As the base sequence information of the mRNA of the human Zxdb gene, the one registered in GenBank as NM_007157.4 can be used. By comparing the base sequence information of the human Zxdb gene with the base sequence information of the mRNA of the human Zxdb gene, the transcription start point can be confirmed, and the upstream region of the transcription start point can be used as the insertion position of the foreign gene. can.

また、X染色体のZxdb遺伝子の上流領域の塩基配列の動物種間での配列同一性(又は相同性)は、2つの塩基配列を、対応する塩基が最も多く一致するように、挿入及び欠失に当たる部分にギャップを入れながら並置し、得られたアラインメント中のギャップを除く、塩基配列全体に対する一致した塩基の割合として求められる。塩基配列同士の配列同一性は、当該技術分野で公知の各種相同性検索ソフトウェアを用いて求めることができる。例えば、塩基配列の配列同一性の値は、公知の相同性検索ソフトウェアBLASTNにより得られたアライメントを元にした計算によって得ることができる。また、上記方法を用いて、マウスにおけるX染色体のZxdb遺伝子の転写開始点から10.6kbp程度上流の位置に相当する、他の動物種における位置を特定することができる。 In addition, the sequence identity (or homology) between animal species of the base sequence of the upstream region of the Zxdb gene of the X chromosome is such that the two base sequences are inserted and deleted so that the corresponding bases match most. It is determined as the ratio of matching bases to the entire base sequence, excluding the gaps in the obtained alignment, by juxtaposing them with gaps in the portions corresponding to. The sequence identity between the base sequences can be determined by using various homology search software known in the art. For example, the sequence identity value of the base sequence can be obtained by calculation based on the alignment obtained by the known homology search software BLASTN. In addition, using the above method, it is possible to identify a position in another animal species corresponding to a position about 10.6 kbp upstream from the transcription start point of the Zxdb gene on the X chromosome in the mouse.

[動物細胞]
動物細胞の由来となる動物種としては、X染色体上にZxdb遺伝子を有する動物種であればよいが、中でも、哺乳類動物が好ましい。哺乳類動物としては、例えば、ヒト、マウス、ラット、イヌ、ネコ、ウサギ、ブタ、ウシ、ウマ、サル、マーモセット、ニワトリ、ヒツジ、ヤギ等が挙げられる。中でも、哺乳類動物としては、ヒト又はマウスが好ましい。すなわち、本実施形態の挿入方法で使用する動物細胞としては、ヒト又はマウスに由来する細胞であることが好ましい。
[Animal cells]
The animal species from which the animal cells are derived may be any animal species having the Zxdb gene on the X chromosome, and among them, mammals are preferable. Examples of mammals include humans, mice, rats, dogs, cats, rabbits, pigs, cows, horses, monkeys, marmosets, chickens, sheep, goats and the like. Among them, as a mammal, human or mouse is preferable. That is, the animal cells used in the insertion method of the present embodiment are preferably cells derived from humans or mice.

細胞の種類としては、特に限定されないが、各種組織由来又は各種性質の細胞、具体的には、例えば、血液細胞、造血幹細胞・前駆細胞、配偶子(卵子)、受精卵、線維芽細胞、上皮細胞、血管内皮細胞、神経細胞、肝細胞、ケラチン生成細胞、筋細胞、表皮細胞、内分泌細胞、組織幹細胞、iPS細胞、ES細胞、がん細胞等が挙げられる。また、例えば、1型又は2型糖尿病患者由来のβ細胞等、各種疾患を有する細胞等が挙げられる。 The type of cell is not particularly limited, but cells derived from various tissues or having various properties, specifically, for example, blood cells, hematopoietic stem cells / precursor cells, spouses (eggs), fertilized eggs, fibroblasts, epithelium. Examples thereof include cells, vascular endothelial cells, nerve cells, hepatocytes, keratin-producing cells, muscle cells, epidermal cells, endocrine cells, tissue stem cells, iPS cells, ES cells, cancer cells and the like. Further, for example, cells having various diseases such as β cells derived from type 1 or type 2 diabetic patients can be mentioned.

[外来遺伝子]
外来遺伝子としては、特に限定されず、細胞の染色体上に組み込んで発現させたい所望の遺伝子を用いることができる。
例えば、後述する実施例に示すように、グルコキナーゼ遺伝子(グルコキナーゼのcDNA)をマウス由来のインスリン分泌細胞株であるMIN6細胞に挿入することで、インスリン分泌能が増強された細胞を得ることができる。
[Foreign gene]
The foreign gene is not particularly limited, and a desired gene that is to be integrated and expressed on the chromosome of a cell can be used.
For example, as shown in Examples described later, by inserting a glucokinase gene (glucokinase cDNA) into MIN6 cells, which are insulin-secreting cell lines derived from mice, cells with enhanced insulin-secreting ability can be obtained. can.

外来遺伝子の大きさとしては、挿入効率及び挿入された外来遺伝子の確認しやすさの観点から、0.1kbp以上10kbp以下が、0.1kbp以上10kbp以下がより好ましく、0.1kbp以上8kbp以下がさらに好ましく、0.1kbp以上5kbp以下が特に好ましい。 The size of the foreign gene is preferably 0.1 kbp or more and 10 kbp or less, more preferably 0.1 kbp or more and 10 kbp or less, and 0.1 kbp or more and 8 kbp or less from the viewpoint of insertion efficiency and ease of confirmation of the inserted foreign gene. More preferably, 0.1 kbp or more and 5 kbp or less are particularly preferable.

外来遺伝子は、機能的遺伝子配列からなるものであるが、さらに、プロモーター配列、転写終結配列、マーカー遺伝子、タグ配列、及びリコンビナーゼ認識配列からなる群より選ばれる1種以上が付加されていてもよい。 The foreign gene consists of a functional gene sequence, but one or more selected from the group consisting of a promoter sequence, a transcription termination sequence, a marker gene, a tag sequence, and a recombinase recognition sequence may be further added. ..

プロモーター配列としては、特に限定されず、例えば、pol II系プロモーターを各種使用することができる。pol II系プロモーターとしては、特に制限されないが、例えばCMVプロモーター、EF1プロモーター、SV40プロモーター、MSCVプロモーター、hTERTプロモーター、βアクチンプロモーター、CAGプロモーター、CBhプロモーター等が挙げられる。 The promoter sequence is not particularly limited, and for example, various pol II promoters can be used. The pol II promoter is not particularly limited, and examples thereof include a CMV promoter, an EF1 promoter, an SV40 promoter, an MSCV promoter, an hTERT promoter, a β-actin promoter, a CAG promoter, and a CBh promoter.

「マーカー遺伝子」とは、該マーカー遺伝子を細胞に導入することにより、細胞の選別や選択を可能とするような遺伝子を指す。マーカー遺伝子の具体例としては、例えば、薬剤耐性遺伝子、蛍光タンパク質遺伝子、発光酵素遺伝子、発色酵素遺伝子等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。薬剤耐性遺伝子としては、例えば、ピューロマイシン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、ゼオシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子、ヒスティディノール耐性遺伝子、ブラストサイジン耐性遺伝子等が挙げられる。蛍光タンパク質遺伝子としては、例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子、黄色蛍光タンパク質(YFP)遺伝子、赤色蛍光タンパク質(RFP)遺伝子等が挙げられる。発光酵素遺伝子としては、例えば、ルシフェラーゼ遺伝子等が挙げられる。発色酵素遺伝子としては、例えば、βガラクトシターゼ遺伝子、βグルクロニダーゼ遺伝子、アルカリフォスファターゼ遺伝子等が挙げられる。 The "marker gene" refers to a gene that enables selection and selection of cells by introducing the marker gene into cells. Specific examples of the marker gene include a drug resistance gene, a fluorescent protein gene, a luminescent enzyme gene, a color-developing enzyme gene, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the drug resistance gene include puromycin resistance gene, neomycin resistance gene, tetracycline resistance gene, canamycin resistance gene, zeosin resistance gene, hyglomycin resistance gene, chloramphenicol resistance gene, histidenol resistance gene, and blastsaidin. Examples include resistance genes. Examples of the fluorescent protein gene include a green fluorescent protein (GFP) gene, a yellow fluorescent protein (YFP) gene, a red fluorescent protein (RFP) gene and the like. Examples of the luminescent enzyme gene include a luciferase gene and the like. Examples of the color-developing enzyme gene include β-galactosidase gene, β-glucuronidase gene, alkaline phosphatase gene and the like.

タグ配列としては、例えば、アフィニティータグ、デグロンタグ、局在タグ等が挙げられる。 Examples of the tag sequence include affinity tags, degron tags, localized tags, and the like.

外来遺伝子はベクターの形で用いてもよい。
ベクターとしては、例えば、プラスミドベクター、ウイルスベクター等が挙げられる。
The foreign gene may be used in the form of a vector.
Examples of the vector include a plasmid vector and a virus vector.

ウイルスベクターとしては、例えば、レトロウイルス(レンチウイルスを含む)ベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、センダイウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、ワクシニアウイルスベクター、ポックスウイルスベクター、ポリオウイルスベクター、シルビスウイルスベクター、ラブドウイルスベクター、パラミクソウイルスベクター、オルソミクソウイルスベクター等が挙げられる。 Examples of the virus vector include a retrovirus (including lentivirus) vector, an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, a Sendai virus vector, a herpes virus vector, a vaccinia virus vector, a pox virus vector, a poliovirus vector, and a silvis virus vector. , Rabdovirus vector, paramixovirus vector, orthomixovirus vector and the like.

プラスミドベクターとしては、例えば、pBluescript、pDrive、pX459、pA1-11、pXT1、pRc/CMV、pRc/RSV、pcDNAI/Neo等が挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of the plasmid vector include, but are not limited to, pBluescript, pDrive, pX459, pA1-11, pXT1, pRc / CMV, pRc / RSV, pcDNAI / Neo and the like.

中でも、プラスミドベクターであることが好ましい。 Above all, a plasmid vector is preferable.

また、外来遺伝子はその上流及び下流に、X染色体のZxdb遺伝子の上流領域と相同な配列を有する任意の長さの核酸(ホモロジーアーム)が結合したドナーベクターの形態であることが好ましい。すなわち、外来遺伝子と、前記外来遺伝子の上流及び下流に結合した、標的動物細胞のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域と相同な配列を有する核酸(ホモロジーアーム)と、を含むベクターであることが好ましい。 Further, the foreign gene is preferably in the form of a donor vector to which a nucleic acid (homology arm) of an arbitrary length having a sequence homologous to the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome is bound upstream and downstream thereof. That is, it is preferable that the vector contains a foreign gene and a nucleic acid (homology arm) having a sequence homologous to the upstream region of the Zxdb gene of the X chromosome of the target animal cell bound upstream and downstream of the foreign gene. ..

外来遺伝子の上流に結合する5’アームとしては、配列番号1で表される配列と相同な配列を有する核酸であることが好ましい。
外来遺伝子の上流に結合する3’アームとしては、配列番号2で表される配列と相同な配列を有する核酸であることが好ましい。
The 5'arm that binds upstream of the foreign gene is preferably a nucleic acid having a sequence homologous to the sequence represented by SEQ ID NO: 1.
The 3'arm that binds upstream of the foreign gene is preferably a nucleic acid having a sequence homologous to the sequence represented by SEQ ID NO: 2.

ドナーベクターは、環状DNAベクター(例えばプラスミドベクター)であってもよく、線状DNAベクターであってもよい。 The donor vector may be a circular DNA vector (for example, a plasmid vector) or a linear DNA vector.

[挿入方法]
外来遺伝子は、公知のゲノム編集技術を用いて挿入することができる。
[Insert method]
Foreign genes can be inserted using known genome editing techniques.

公知のゲノム編集技術としては、HDRを誘発するゲノム編集技術であればよく、例えばCRISPR-Cas9システム、TALENシステム、Znフィンガーヌクレアーゼシステムが使用できる。このうちCRISPR-Cas9システムを用いることが好ましい。 As the known genome editing technology, any genome editing technology that induces HDR may be used, and for example, a CRISPR-Cas9 system, a TALEN system, and a Zn finger nuclease system can be used. Of these, it is preferable to use the CRISPR-Cas9 system.

(TALENシステム)
TALENシステムは、Transcription activator-like effector nuclease(TALEN)を用いるシステムであり、TALENはカスタム化された結合ドメインと非特異的なFokIヌクレアーゼドメインとを融合させたものである。DNA結合ドメインは、キサントモナスのプロテオバクテリアが分泌し宿主植物の遺伝子転写を変えさせる蛋白であるtranscription activator-like effectors(TALE)由来の保存されたリピートからなっている。TALENシステムにより、外来遺伝子をゲノムの目的部位に挿入するには、ゲノム中の挿入部位に対するTALENを作製し、外来遺伝子を有し、且つ、挿入部位周辺に相同性をもつドナーベクターを作製する。TALEN及びドナーベクターを共導入することにより、目的部位が切断され、それに引き続きドナーベクターを利用したHDRにより、目的外来DNAが導入される。外来遺伝子に薬剤選択マーカーを持たせておくことにより、薬剤選択により外来遺伝子導入が起きた細胞を効率よく選択できる。
(TALEN system)
The TALEN system is a system using a Transcription activator-like effector nuclease (TALEN), which is a fusion of a customized binding domain and a non-specific FokI nuclease domain. The DNA-binding domain consists of conserved repeats derived from transcription activator-like effectors (TALE), a protein secreted by Pseudomonadota proteobacterium that alters gene transcription in host plants. To insert a foreign gene into a target site of the genome by the TALEN system, TALEN is prepared for the insertion site in the genome, and a donor vector having the foreign gene and having homology around the insertion site is prepared. By co-introducing TALEN and the donor vector, the target site is cleaved, and subsequently, the target foreign DNA is introduced by HDR using the donor vector. By having the foreign gene have a drug selection marker, it is possible to efficiently select cells in which the foreign gene has been introduced by drug selection.

(CRISPR-Cas9システム)
CRISPR-Cas9システムは、細菌や古細菌が有する、外部から侵入した核酸(ウイルスDNA、ウイルスRNA、プラスミドDNA)に対する一種の獲得免疫として機能する座位を利用したシステムである。CRISPR-Cas9システムにより、外来遺伝子をゲノムの目的部位に挿入するには、目的部位にCas9を誘導するガイドRNA又はその発現ベクター及びCas9又はその発現ベクターが必要である。
(CRISPR-Cas9 system)
The CRISPR-Cas9 system is a system that utilizes a locus that functions as a kind of acquired immunity against nucleic acids (viral DNA, viral RNA, plasmid DNA) that have invaded from the outside, which are possessed by bacteria and paleobacteria. In order to insert a foreign gene into a target site of the genome by the CRISPR-Cas9 system, a guide RNA or an expression vector thereof for inducing Cas9 at the target site and Cas9 or an expression vector thereof are required.

ガイドRNAとしては、X染色体のZxdb遺伝子の上流領域の配列から適宜標的配列を設定して、当該標的配列に相補的な配列を含む核酸として公知の方法を用いて設計することができる。中でも、ガイドRNAとしては、配列番号3で表される塩基配列からなる核酸を含むものであることが好ましい。配列番号3で表される塩基配列は、Zxdb遺伝子の転写開始点から10,604~10,623bp上流の領域を標的配列として、当該標的配列に相補的な配列である。 The guide RNA can be designed by appropriately setting a target sequence from the sequence in the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome and using a method known as a nucleic acid containing a sequence complementary to the target sequence. Among them, the guide RNA preferably contains a nucleic acid consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 3. The nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 is a sequence complementary to the target sequence, with the region upstream of 10,604 to 10,623 bp from the transcription start site of the Zxdb gene as the target sequence.

ガイドRNAが発現ベクターの形態である場合には、当該発現ベクターは、ガイドRNAをコードする配列と、前記ガイドRNAをコードする配列の発現を制御するプロモーターを含んでいることが好ましい。発現ベクターにおいて、ガイドRNAコード配列は、プロモーターに機能的に連結している。 When the guide RNA is in the form of an expression vector, the expression vector preferably contains a sequence encoding the guide RNA and a promoter that controls the expression of the sequence encoding the guide RNA. In the expression vector, the guide RNA coding sequence is functionally linked to the promoter.

プロモーターは、特に限定されず、例えば、pol II系プロモーターを使用することもできるが、比較的短いRNAの転写をより正確に行わせるという観点から、pol III系プロモーターが好ましい。pol III系プロモーターとしては、特に制限されないが、例えばマウス及びヒトのU6-snRNAプロモーター、ヒトH1-RNase P RNAプロモーター、ヒトバリン-tRNAプロモーター等が挙げられる。U6プロモーターを用いる場合、転写開始のためにガイドRNAの5’末端が「G」であることが好ましい。 The promoter is not particularly limited, and for example, a pol II promoter can be used, but a pol III promoter is preferable from the viewpoint of more accurately transcribing a relatively short RNA. The pol III promoter is not particularly limited, and examples thereof include a mouse and human U6-snRNA promoter, a human H1-RNase P RNA promoter, and a human valine-tRNA promoter. When using the U6 promoter, it is preferred that the 5'end of the guide RNA is "G" for transcription initiation.

発現ベクターは、ガイドRNAのコード配列及びプロモーターの他に、所望によりエンハンサー、ポリA付加シグナル、マーカー遺伝子、複製開始点、複製開始点に結合して複製を制御するタンパク質をコードする遺伝子等を含んでいてもよい。 In addition to the coding sequence and promoter of the guide RNA, the expression vector contains an enhancer, a poly A addition signal, a marker gene, an origin of replication, a gene encoding a protein that binds to the origin of replication and controls replication, and the like. You may be.

発現ベクターの種類は、特に限定されず、公知の発現ベクターを用いることができる。発現ベクターとしては、例えば、プラスミドベクター、及びウイルスベクター等が挙げられる。プラスミドベクター、及びウイルスベクターとしては、上記「外来遺伝子」において例示されたものと同様のものが挙げられる。 The type of expression vector is not particularly limited, and a known expression vector can be used. Examples of the expression vector include a plasmid vector and a virus vector. Examples of the plasmid vector and the viral vector include the same as those exemplified in the above-mentioned "foreign gene".

好ましい発現ベクターとしては、配列番号4で表される塩基配列からなる核酸を含む、ガイドRNA発現ベクター等が挙げられる。配列番号4で表される塩基配列は、Zxdb遺伝子の転写開始点から10,604~10,623bp上流の領域の配列である。 Preferred expression vectors include guide RNA expression vectors containing nucleic acids consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4. The nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4 is a sequence of a region upstream of 10,604 to 10,623 bp from the transcription start site of the Zxdb gene.

Casタンパク質は、CRISPR/Casシステムにおいて用いられるものであれば、特に限定されない。例えば、ガイドRNAと複合体を形成し、ガイドRNAにより標的領域に誘導されて、標的領域のDNAを2本鎖切断できるものを各種使用することができる。 The Cas protein is not particularly limited as long as it is used in the CRISPR / Cas system. For example, various substances that can form a complex with a guide RNA and are guided to the target region by the guide RNA to cleave the DNA of the target region by double strands can be used.

Casタンパク質に代えて、Casタンパク質の発現ベクターを用いてもよい。
Casタンパク質の発現ベクターは、Casタンパク質のコード配列と、前記Casタンパク質コード配列の発現を制御するプロモーターを含んでいることが好ましい。発現ベクターにおいて、Casタンパク質コード配列は、プロモーターに機能的に連結している。
プロモーターとしては、上記「外来遺伝子」において例示されたものと同様のものが挙げられる。
An expression vector of Cas protein may be used instead of Cas protein.
The Cas protein expression vector preferably contains a Cas protein coding sequence and a promoter that controls the expression of the Cas protein coding sequence. In the expression vector, the Cas protein coding sequence is functionally linked to the promoter.
Examples of the promoter include those similar to those exemplified in the above-mentioned "foreign gene".

発現ベクターは、Casタンパク質コード配列及びプロモーターの他に、所望によりエンハンサー、ポリA付加シグナル、マーカー遺伝子、複製開始点、複製開始点に結合して複製を制御するタンパク質をコードする遺伝子等を含んでいてもよい。 In addition to the Cas protein coding sequence and promoter, the expression vector contains an enhancer, a poly A addition signal, a marker gene, an origin of replication, a gene encoding a protein that binds to the origin of replication and controls replication, and the like. You may be.

発現ベクターの種類は、特に限定されず、公知の発現ベクターを用いることができる。発現ベクターとしては、例えば、プラスミドベクター、及びウイルスベクター等が挙げられる。プラスミドベクター、及びウイルスベクターとしては、上記「外来遺伝子」において例示されたものと同様のものが挙げられる。 The type of expression vector is not particularly limited, and a known expression vector can be used. Examples of the expression vector include a plasmid vector and a virus vector. Examples of the plasmid vector and the viral vector include the same as those exemplified in the above-mentioned "foreign gene".

発現ベクターに含まれるCasタンパク質コード配列は、当該発現ベクターを導入する細胞が由来する生物種に応じて、コドン最適化されていてもよい。一般に、コドン最適化とは、元のアミノ酸配列を維持しつつ、元の塩基配列の少なくとも1つのコドンを、対象の生物種においてより頻繁に使用されるコドンで置き換えることを指す。コドン使用頻度表は、例えば、公益財団法人かずさDNA研究所が提供する「Codon Usage Database」(www.kazusa.or.jp/codon/)において容易に入手可能であり、これらの表を用いて、コドンを最適化することができる。特定の動物種における発現のために特定の配列をコドン最適化するためのコンピューターアルゴリズムについても、例えば、Gene Forge(Aptagen社;Jacobus、PA)等において入手可能である。 The Cas protein coding sequence contained in the expression vector may be codon-optimized depending on the species from which the cell into which the expression vector is introduced is derived. In general, codon optimization refers to replacing at least one codon in the original base sequence with a codon that is more frequently used in the species of interest, while preserving the original amino acid sequence. The codon usage frequency table is easily available, for example, in "Codon Usage Database" (www.kazusa.or.jp/codon/) provided by the Kazusa DNA Research Institute, and using these tables, the codon usage frequency table can be easily obtained. Codons can be optimized. Computer algorithms for codon-optimizing specific sequences for expression in specific animal species are also available, for example, in Gene Forge (Aptagen; Jacobus, PA) and the like.

ガイドRNAの発現ベクターと、Casタンパク質の発現ベクターとは、同一の発現ベクターであってもよい。すなわち、本実施形態の挿入方法では、ガイドRNAコード配列と、Casタンパク質コード配列とを、それぞれ発現可能な状態で含む発現ベクターを用いることができる。当該発現ベクターにおいて、ガイドRNAコード配列と、Casタンパク質コード配列とは、それぞれ異なるプロモーターに機能的に連結されていることが好ましい。 The expression vector of the guide RNA and the expression vector of the Cas protein may be the same expression vector. That is, in the insertion method of the present embodiment, an expression vector containing a guide RNA coding sequence and a Cas protein coding sequence in an expressible state can be used. In the expression vector, it is preferable that the guide RNA coding sequence and the Cas protein coding sequence are functionally linked to different promoters.

外来遺伝子を有し、且つ、挿入部位周辺に相同性をもつドナーベクターを、上記ガイドRNA又はその発現ベクター及び上記Cas9又はその発現ベクターと共導入することにより、目的部位が切断され、それに引き続きドナーベクターを利用したHDRにより、目的外来遺伝子が導入される。外来遺伝子に薬剤選択マーカーを持たせておくことにより、薬剤選択により外来遺伝子導入が起きた細胞を効率よく選択できる。 By co-introducing a donor vector having a foreign gene and having homology around the insertion site with the guide RNA or its expression vector and Cas9 or its expression vector, the target site is cleaved and subsequently the donor. The target foreign gene is introduced by HDR using a vector. By having the foreign gene have a drug selection marker, it is possible to efficiently select cells in which the foreign gene has been introduced by drug selection.

なお、上記外来遺伝子を有するドナーベクターと、上記ガイドRNA又はその発現ベクター及び上記Cas9又はその発現ベクターと、を外来遺伝子挿入用キットとすることができる。すなわち、一実施形態において、本発明は、上記外来遺伝子を有するドナーベクターと、上記ガイドRNA又はその発現ベクターと、上記Cas9又はその発現ベクターと、を備える外来遺伝子挿入用キットを提供する。 The donor vector having the foreign gene, the guide RNA or its expression vector, and the Cas9 or its expression vector can be used as a foreign gene insertion kit. That is, in one embodiment, the present invention provides a foreign gene insertion kit comprising a donor vector having the foreign gene, a guide RNA or an expression vector thereof, and Cas9 or an expression vector thereof.

(Znフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)システム)
Znフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)システムは、ZnフィンガードメインとDNA切断ドメインからなる人工制限酵素を用いたゲノム編集である。一つのZnフィンガードメインは3塩基を認識するが、3~5つのZnフィンガードメインを連結させることで、特定の9~15塩基配列を認識するDNA結合タンパク質を設計できる。このDNA結合タンパク質に、FokIヌクレアーゼドメインを融合させることで、目的部位を切断する人工ヌクレアーゼZFNを設計する。ZFNシステムにより、前記プラスミドをゲノムの目的部位に挿入するには、ゲノム中の挿入部位に対するZFNを作製し、挿入部位周辺に相同性をもつドナーベクターを作製する。これらベクターを共導入することにより、目的部位が切断され、それに引き続きドナーベクターを利用したHDRにより、目的外来DNAが導入される。外来DNAに薬剤選択マーカーを持たせておくことにより、薬剤選択により外来DNA導入が起きた細胞を効率よく選択できる。
(Zinc finger nuclease (ZFN) system)
The Zn finger nuclease (ZFN) system is a genome editing using an artificial restriction enzyme consisting of a Zn finger domain and a DNA cleavage domain. One Zn finger domain recognizes 3 bases, but by linking 3 to 5 Zn finger domains, a DNA-binding protein that recognizes a specific 9 to 15 base sequence can be designed. By fusing this DNA-binding protein with the FokI nuclease domain, an artificial nuclease ZFN that cleaves the target site is designed. To insert the plasmid into the target site of the genome by the ZFN system, a ZFN is prepared for the insertion site in the genome, and a donor vector having homology around the insertion site is prepared. By co-introducing these vectors, the target site is cleaved, and subsequently, the target foreign DNA is introduced by HDR using the donor vector. By having the foreign DNA have a drug selection marker, it is possible to efficiently select cells in which foreign DNA has been introduced by drug selection.

外来遺伝子や、上述した公知のゲノム編集技術のツールを細胞内に導入する方法としては、対象細胞、材料の種類(核酸であるのか、タンパク質であるのか等)に応じて、適宜選択することができる。 As a method for introducing a foreign gene or the above-mentioned tool of the known genome editing technique into a cell, it is possible to appropriately select it according to the target cell and the type of material (whether it is a nucleic acid or a protein, etc.). can.

ベクターの細胞への導入方法としては、例えば、リポフェクション法、マイクロインジェクション法、DEAEデキストラン法、遺伝子銃法、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法等が挙げられる。ベクターがウイルスベクターである場合に、ウイルスベクターを細胞に感染させる方法としては、例えば、ポリブレン法が挙げられる。 Examples of the method for introducing the vector into cells include a lipofection method, a microinjection method, a DEAE dextran method, a gene gun method, an electroporation method, a calcium phosphate method and the like. When the vector is a viral vector, examples of the method for infecting cells with the viral vector include the polybrene method.

RNAを細胞に導入する方法は、特に限定されず、公知の方法を適宜選択して用いることができる。例えば、RNAは、Lipofectamine(登録商標)MessengerMAX(Life Technologies社製)等の、市販のRNAトランスフェクション試薬等を用いることができる。 The method for introducing RNA into cells is not particularly limited, and known methods can be appropriately selected and used. For example, as RNA, a commercially available RNA transfection reagent such as Lipofectamine (registered trademark) MessengerMAX (manufactured by Life Technologies) can be used.

タンパク質を細胞に導入する方法は、特に限定されず、公知の方法を適宜選択して用いることができる。そのような方法としては、例えば、タンパク質導入試薬を用いる方法、タンパク質導入ドメイン(PTD)融合タンパク質を用いる方法、マイクロインジェクション法等が挙げられる。 The method for introducing the protein into the cell is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used. Examples of such a method include a method using a protein-introducing reagent, a method using a protein-introduced domain (PTD) fusion protein, a microinjection method, and the like.

外来遺伝子や、上述した公知のゲノム編集技術のツールは、同時に細胞に導入してもよく、逐次的に導入してもよく、又は一定期間を空けて別々に導入してもよい。中でも、これら全てを同時に細胞に導入することが好ましい。 The foreign gene and the above-mentioned tools of the known genome editing technique may be introduced into cells at the same time, sequentially, or separately after a certain period of time. Above all, it is preferable to introduce all of these into cells at the same time.

<任意の工程>
[培養工程]
本実施形態の挿入方法は、挿入工程の後、具体的には、外来遺伝子、及び上述した公知のゲノム編集技術のツールを細胞に導入後に、細胞を培養する培養工程を更に含んでもよい。
<Arbitrary process>
[Culture process]
The insertion method of the present embodiment may further include a culture step of culturing the cells after the insertion step, specifically, after introducing the foreign gene and the above-mentioned tool of the known genome editing technique into the cells.

細胞の培養は、細胞の種類に応じて、適切な培養条件下で行えばよい。外来遺伝子が、薬剤耐性マーカーを含むベクターである場合には、培養は、当該薬剤の存在下で行ってもよい。当該薬剤の存在下で培養を行うことにより、ゲノム編集された細胞を効率よく選択することができる。また、細胞培養液の希釈又はプレーティング等により、細胞のクローン化を行ってもよい。 The cells may be cultured under appropriate culture conditions according to the cell type. If the foreign gene is a vector containing a drug resistance marker, the culture may be performed in the presence of the drug. By culturing in the presence of the drug, genome-edited cells can be efficiently selected. In addition, cells may be cloned by diluting or plating the cell culture medium.

[解析工程]
本実施形態の挿入方法は、挿入工程の後、具体的には、外来遺伝子、及び上述した公知のゲノム編集技術のツールを細胞に導入後に、細胞のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に外来遺伝子が挿入されていることを解析する解析工程を更に含んでもよい。
[Analysis process]
In the insertion method of the present embodiment, after the insertion step, specifically, after introducing the foreign gene and the above-mentioned tool of the known genome editing technique into the cell, the foreign gene is placed in the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome of the cell. It may further include an analysis step of analyzing that the is inserted.

解析方法は特に限定されないが、上記挿入工程後、例えば、適宜、培養工程を行った後、細胞培養液のプレーティングを行い、生じたコロニーからDNAを抽出してX染色体のZxdb遺伝子の上流領域の配列解析を行う方法等が挙げられる。 The analysis method is not particularly limited, but after the above insertion step, for example, after appropriately performing a culture step, the cell culture medium is plated, DNA is extracted from the resulting colonies, and the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome. A method of performing sequence analysis of the above can be mentioned.

≪動物細胞≫
本実施形態の動物細胞は、X染色体のZxdb遺伝子の上流領域に、リコンビナーゼ認識配列が挿入されている。
≪Animal cells≫
In the animal cell of the present embodiment, the recombinase recognition sequence is inserted in the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome.

リコンビナーゼ認識配列の挿入位置としては、上記実施形態の挿入方法において外来遺伝子の挿入位置として例示された位置と同様の位置である。 The insertion position of the recombinase recognition sequence is the same as the position exemplified as the insertion position of the foreign gene in the insertion method of the above embodiment.

動物細胞の由来となる動物種及び細胞の種類としては、上記実施形態の挿入方法において例示されたものと同様のものが挙げられる。 Examples of the animal species and cell types from which the animal cells are derived include those similar to those exemplified in the insertion method of the above embodiment.

本実施形態の動物細胞は、上記実施形態の挿入方法において外来遺伝子をリコンビナーゼ認識配列に置き換えることで、上記実施形態の挿入方法を用いて作製することができる。 The animal cell of the present embodiment can be produced by using the insertion method of the above embodiment by replacing the foreign gene with the recombinase recognition sequence in the insertion method of the above embodiment.

また、本実施形態の動物細胞は、X染色体のZxdb遺伝子の上流領域において、リコンビナーゼ認識配列に挟まれた外来遺伝子が挿入されていてもよい。外来遺伝子としては、上記実施形態の挿入方法において例示されたものと同様のものが挙げられる。 Further, in the animal cell of the present embodiment, a foreign gene sandwiched between the recombinase recognition sequence may be inserted in the upstream region of the Zxdb gene of the X chromosome. Examples of the foreign gene include those similar to those exemplified in the insertion method of the above embodiment.

<リコンビナーゼ認識配列>
本明細書において、「リコンビナーゼ認識配列」とは、特定のリコンビナーゼがリコンビナーゼ認識配列を認識し、その部分でDNAの組換えを起こす現象を利用した、いわゆるリコンビナーゼ/リコンビナーゼ認識配列システムにおけるリコンビナーゼ認識配列を意味する。また、本明細書において、用語「塩基配列」は、当該塩基配列からなる核酸を意味する場合がある。
<Recombinase recognition sequence>
As used herein, the term "recombinase recognition sequence" refers to a recombinase recognition sequence in a so-called recombinase / recombinase recognition sequence system that utilizes a phenomenon in which a specific recombinase recognizes a recombinase recognition sequence and causes DNA recombination at that portion. means. Further, in the present specification, the term "base sequence" may mean a nucleic acid consisting of the base sequence.

リコンビナーゼ/リコンビナーゼ認識配列システムとしては、例えば、バクテリオファージP1由来のCreリコンビナーゼと、Creリコンビナーゼが認識する34塩基対のloxP配列を利用したCre/loxPシステム、酵母由来のFLPリコンビナーゼと、FLPリコンビナーゼが認識するFRT配列を利用したFLP/FRTシステム、ジゴサッカロマイセス・ロキシー(Zygosaccharomyces rouxii)由来のRリコンビナーゼと、Rリコンビナーゼが認識するRS配列を利用したR/RSシステム等が挙げられる。したがって、本実施形態の製造方法で用いるリコンビナーゼ認識配列としては、FRT配列、loxP配列、RS配列等が挙げられる。中でも、リコンビナーゼ認識配列としては、FRT配列、又はloxP配列が好ましい。 Examples of the recombinase / recombinase recognition sequence system include Cre recombinase derived from Bacterophage P1, Cre / loxP system using a 34-base pair loxP sequence recognized by Cre recombinase, FLP recombinase derived from yeast, and FLP recombinase. Examples include the FLP / FRT system using the FRT sequence, the R recombinase derived from Zygosaccharomyces rouxii, and the R / RS system using the RS sequence recognized by the R recombinase. Therefore, examples of the recombinase recognition sequence used in the production method of the present embodiment include FRT sequence, loxP sequence, RS sequence and the like. Among them, the FRT sequence or the loxP sequence is preferable as the recombinase recognition sequence.

FRT配列としては、例えば、5’-GAAGTTCCTATTCTCTAGAAAG
TATAGGAACTTC-3’(配列番号5)等の塩基配列を使用することができる。
The FRT sequence includes, for example, 5'-GAAGTTTCATTTCTACGAAAAG.
A base sequence such as TATAGGAACTTC-3'(SEQ ID NO: 5) can be used.

loxP配列としては、5’-ATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTAT-3’(配列番号6)で表される塩基配列のほか、例えば、Siegel R. W., et al., Using an in vivo phagemid system to identify non-compatible loxP sequences, FEBS Lett., 505, 467-473, 2001.に記載された、5’-ATAACTTCGTATAGTATACATTATACGAAGTTAT-3’(lox511、配列番号7)、5’-ATAACTTCGTATAGGATACTTTATACGAAGTTAT-3’(lox2272、配列番号8)、5’-ATAACTTCGTATATACCTTTCTATACGAAGTTAT-3’(loxFAS、配列番号9)等の変異lox
P配列等を使用することができる。
As the loxP sequence, in addition to the base sequence represented by 5'-ATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTAT-3'(SEQ ID NO: 6), for example, Siegel RW, et al., Using an in vivo phagemid system to identify non-compatible loxP sequences, FEBS. 5'-ATAACTTCGTATAGTATACATTACGAAGTTATT-3'(lox511, SEQ ID NO: 7), 5'-ATAACTTCGTATAGGATACTTTTACGAAGTTATT-3'(lox2272, SEQ ID NO: 8), 5'ACTTAGT Variant lox such as -3'(loxFAS, SEQ ID NO: 9)
A P array or the like can be used.

RS配列としては、例えば、5’-TTGATGAAAGAATAACGTATTCTTTCATCAA-3’(配列番号10)等の塩基配列を使用することができる。 As the RS sequence, for example, a base sequence such as 5'-TTGAATAGAAAGAATAACGTATTTTCATCATCAA-3'(SEQ ID NO: 10) can be used.

ゲノム上にリコンビナーゼ認識配列が存在しても、特定のリコンビナーゼが存在しない限り組換えは起きない。したがって、リコンビナーゼを時期特異的又は組織特異的に発現させることで、リコンビナーゼによる組換えを時期特異的又は組織特異的に生じさせることができる。 Even if a recombinase recognition sequence is present on the genome, recombination does not occur unless a specific recombinase is present. Therefore, by expressing the recombinase in a time-specific or tissue-specific manner, recombination by the recombinase can be caused in a time-specific or tissue-specific manner.

≪外来遺伝子挿入用キット≫
本実施形態の外来遺伝子挿入用キット(以下、単に「本実施形態のキット」と称する場合がある)は、以下を備える。
上記実施形態の動物細胞;
前記動物細胞の染色体に挿入されているリコンビナーゼ認識配列を認識するリコンビナーゼ;
前記動物細胞の染色体に挿入されているリコンビナーゼ認識配列と同一のリコンビナーゼ認識配列を有するベクター。
≪Kit for inserting foreign genes≫
The foreign gene insertion kit of the present embodiment (hereinafter, may be simply referred to as “the kit of the present embodiment”) includes the following.
Animal cells of the above embodiment;
A recombinase that recognizes the recombinase recognition sequence inserted into the chromosome of the animal cell;
A vector having the same recombinase recognition sequence as the recombinase recognition sequence inserted into the chromosome of the animal cell.

本実施形態のキットにおいて、リコンビナーゼとリコンビナーゼ認識配列の組み合わせは、上記実施形態の動物細胞において例示された組み合わせと同様のものが挙げられる。 In the kit of the present embodiment, the combination of the recombinase and the recombinase recognition sequence may be the same as the combination exemplified in the animal cell of the above embodiment.

リコンビナーゼは、発現ベクターに組み込まれた形態であってもよい。発現ベクターとしては、上記実施形態の挿入方法において例示されたものと同様のものが挙げられる。 The recombinase may be in the form incorporated in the expression vector. Examples of the expression vector include the same as those exemplified in the insertion method of the above embodiment.

前記動物細胞の染色体に挿入されているリコンビナーゼ認識配列と同一のリコンビナーゼ認識配列を有するベクターは、リコンビナーゼ認識配列に挟まれた外来遺伝子が挿入されていてもよい。外来遺伝子としては、上記実施形態の挿入方法において例示されたものと同様のものが挙げられる。 In the vector having the same recombinase recognition sequence as the recombinase recognition sequence inserted into the chromosome of the animal cell, a foreign gene sandwiched between the recombinase recognition sequences may be inserted. Examples of the foreign gene include those similar to those exemplified in the insertion method of the above embodiment.

本実施形態のキットによれば、後述する実施例に示すように、リコンビナーゼ媒介カセット交換(Recombinase-Mediated Cassette Exchange)法により、所望の外来遺伝子を動物細胞のZxdb遺伝子の上流領域に容易に挿入し得るシステムを提供することができる。 According to the kit of the present embodiment, as shown in Examples described later, a desired foreign gene is easily inserted into the upstream region of the Zxdb gene of an animal cell by a recombinase-mediated cassette exchange method. The system to obtain can be provided.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[材料及び方法]
(MIN6細胞の培養)
マウス由来インスリン分泌細胞株であるMIN6細胞は15w/v% fetal bovine serum、100U/mLのペニシリン、及び100μg/mLのストレプマイシンを含むダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)(Sigma社製)を用いて、5%COの条件下で培養した。
[Materials and methods]
(Culture of MIN6 cells)
MIN6 cells, a mouse-derived insulin-secreting cell line, were used in Dalveco-modified Eagle's Medium (DMEM) (Sigma) containing 15 w / v% fetal bovine serum, 100 U / mL penicillin, and 100 μg / mL strepmycin. It was cultured under the condition of 5% CO 2 .

(プラスミドの構築)
制限酵素、Quick Bluntingキット、One Taq DNA polymerase systemは、New England Biolabs Japan社、Rapid DNA Dephos&Ligation Kitは、Roche Diagnostics Japan社、Competent high JM109は、東洋紡社より購入した。
(Construction of plasmid)
Restriction enzymes, Quick Blending kit, One Taq DNA polymerase system from New England Biolabs Japan, Rapid DNA Dephos & Ligation Kit from Roche Digital

染色体に組込まれ、任意の発現ユニットを受け取るアクセプターを構築するために、野生型FRT配列(FRTw)及び変異型FRT配列(FRTm)をもつ2つのオリゴヌクレオチド(FRTmFRTw-FとFRTmFRTw-R)を、Sigma-Aldrich Japan社に合成委託し、PCRを行った。 Two oligonucleotides (FRTmFRTw-F and FRTmFRTw-R) with a wild-type FRT sequence (FRTw) and a mutant FRT sequence (FRTm) are used to construct an acceptor that is integrated into the chromosome and receives an arbitrary expression unit. The synthesis was outsourced to Sigma-Aldrich Japan, and PCR was performed.

FRTmFRTw-F:
5’-GAGCTCGAAGTTCCTATTCCGAAGTTCCTATTCTTCAAATAGTATAGGAACTTCAAGCTTCCGAATTCAACTGCA-3’(配列番号11)
FRTmFRTw-R:
5’-GGTACCGAAGTTCCTATTCCGAAGTTCCTATTCTCTAGAAAGTATAGGAACTTCCTGCAGTTGAATTCGGAAGCT-3’(配列番号12)
FRTmFRTw-F:
5'-GAGCTCGAAGTTCCTATTCCGAAGTTCCTATTCTTCAAATAGTATAGGAACTTCAAGCTTCCGAATTCAACTGCA-3' (SEQ ID NO: 11)
FRTmFRTw-R:
5'-GGTACCGAAGTTCCTATTCCGAAGTTCCTATTCTCTAGAAAGTATAGGAACTTCCTGCAGTTGAATTCGGAAGCT-3' (SEQ ID NO: 12)

この2つのオリゴヌクレオチドは、各々の3’側が相補的になっており、互いにアニールしてPCRで増幅することにより、SacI-FRTm-HindIII-EcoRI-PstI-reversed FRTw-KpnI(SacI、HindIII等は、それぞれSacI制限酵素認識配列、HindIII制限酵素認識配列を表す)という構成をもつ130bpsの2本鎖DNAとなるように設計した。51℃にてPCRを行い、pBluescriptにサブクローニングした。さらに、ウサギβ-グロブリンスプライスアクセプターサイト(SA)、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼのポリAシグナル領域はpCAGGS、ゼオシン耐性遺伝子はpFlip-in(Life Technology社製)から使用した。これらにより作製されたDNA(以下、「発現ユニット」と称する場合がある)をpZDmR26プラスミドのRosa26遺伝子座の左右ホモロジーアームの間に組込み、プラスミドを構築した。発現ユニットが染色体に組込まれ、SAでいずれかのプロモーターにより転写されているmRNAを受け取るとゼオシン耐性を獲得する。 These two oligonucleotides have complementary 3'sides, and by annealing each other and amplifying by PCR, SacI-FRTm-HindIII-EcoRI-PstI-reversed FRTw-KpnI (SacI, HindIII, etc.) can be used. , Representing the SacI restriction enzyme recognition sequence and the HindIII restriction enzyme recognition sequence, respectively). PCR was performed at 51 ° C and subcloned into pBluescript. Furthermore, rabbit β-globulin splice acceptor site (SA), the poly A signal region of herpes simplex virus thymidine kinase was used from pCAGGS, and the zeosin resistance gene was used from pFlip-in (manufactured by Life Technology). The DNA prepared by these (hereinafter, sometimes referred to as "expression unit") was integrated between the left and right homology arms of the Rosa26 locus of the pZDmR26 plasmid to construct a plasmid. When the expression unit is integrated into the chromosome and receives mRNA transcribed by either promoter in SA, it acquires zeocin resistance.

リコンビナーゼ媒介カセット交換のためのドナープラスミドも同様に作製した。ゼオシンの代わりにブラストサイジンのcDNAをpcDNA6(Life Technology社製)から取り出し、用いた。さらに、TRE3Gプロモーターの下流にGFPを発現するユニットを接続した。TRE3Gプロモーターは、pTRE3Gベクター(Clontech社製)、ウサギβ-グロブリンポリA領域は、pCAGGSから取り出して、GFP発現プラスミドを構築した。GFPはSalI-EcoRIで切り出し、任意のcDNAと置き換えることができる。
さらにもう一種類のドナープラスミドを同様に作製し、DsRed2発現プラスミドと名付けた。このドナープラスミドにより、DNAが正しく挿入されると、ハイグロマイシン耐性となり、またドキシサイクリン添加でDsRed2(Clontech社製)により細胞が赤く光る。
さらにもう一種類のドナープラスミドを同様に作製し、グルコキナーゼ発現プラスミドと名付けた。このドナープラスミドにより、DNAが正しく挿入されると、ブラストサイジン耐性となり、またドキシサイクリン添加でβ細胞型グルコキナーゼ(MIN6c4細胞のmRNAからクローニング)のmRNAが発現する。
Donor plasmids for recombinase-mediated cassette exchange were similarly prepared. The cDNA of blastidin instead of zeocin was taken out from pcDNA6 (manufactured by Life Technology) and used. Furthermore, a unit expressing GFP was connected downstream of the TRE3G promoter. The TRE3G promoter was taken from the pTRE3G vector (manufactured by Clontech), and the rabbit β-globulin poly A region was taken out from pCAGGS to construct a GFP expression plasmid. GFP can be excised with SalI-EcoRI and replaced with any cDNA.
Yet another donor plasmid was prepared in the same manner and named the DsRed2 expression plasmid. When DNA is correctly inserted by this donor plasmid, it becomes resistant to hygromycin, and DsRed2 (manufactured by Clontech) causes the cells to glow red with the addition of doxycycline.
Yet another donor plasmid was prepared in the same manner and named the glucokinase expression plasmid. When DNA is correctly inserted by this donor plasmid, it becomes blastsidine-resistant, and β-cell glucokinase (cloned from MIN6c4 cell mRNA) mRNA is expressed by adding doxycycline.

(エレクトロポレーション法による遺伝子導入)
MIN6細胞をトリプシンEDTAではがし、細胞数を算定した後、2×10を遠心にて集めた。Nucreofector(Lonza Japan社製)に供給されているsolution Vを100μLとり、細胞を浮遊させ、10μgのプラスミドやmRNAの混合物を加え、キュベットに注入した。Nucreofectorの設定G-016でDNAを導入した。細胞をDMEMに浮遊させ、5日目から抗生物質にて選別した。
(Gene transfer by electroporation method)
MIN6 cells were peeled off with trypsin EDTA, the number of cells was calculated, and then 2 × 10 6 was collected by centrifugation. 100 μL of solution V supplied to Nucreator (manufactured by Lonza Japan) was taken, cells were suspended, 10 μg of a mixture of plasmid and mRNA was added, and the mixture was injected into a cuvette. DNA was introduced in the Nucreator setting G-016. The cells were suspended in DMEM and sorted with antibiotics from the 5th day.

(インスリン分泌試験)
2×10のMIN6細胞を24ウェルプレートの1ウェルごとに播き、48時間後にドキシサイクリンを最終濃度1μg/mLになるように加え、さらに48時間後にインスリン分泌実験を行った。Krebs-Ringer Bicarbonate buffer(KRB:Na 144mM、HCO 25mM、Ca2+ 1.5mM、pH7.4)に0.1w/v% BSA(Sigma社製)を加えて、分泌実験溶液とし、1M グルコース溶液を適当量加えて、5mM及び12.5mMグルコース溶液を作製した。各ウェルから培養液を吸引し、KRB bufferで一度洗浄後、5mMグルコース溶液にて30分間、37℃で培養後、12.5mMグルコース溶液に置換し、60分間、37℃で培養した。インスリン濃度は、マウスインスリンELISAキット(Shibayagi社製)で測定した。
(Insulin secretion test)
2 × 10 5 MIN6 cells were seeded in each well of a 24-well plate, doxycycline was added to a final concentration of 1 μg / mL after 48 hours, and an insulin secretion experiment was performed after an additional 48 hours. Add 0.1 w / v% BSA (manufactured by Sigma) to Krebs-Ringer Bicarbonate buffer (KRB: Na + 144 mM, HCO 3-25 mM , Ca 2 + 1.5 mM, pH 7.4) to make a secretory experimental solution, 1 M. Appropriate amounts of glucose solution were added to prepare 5 mM and 12.5 mM glucose solutions. The culture solution was aspirated from each well, washed once with KRB buffer, cultured in 5 mM glucose solution for 30 minutes at 37 ° C., replaced with 12.5 mM glucose solution, and cultured at 37 ° C. for 60 minutes. Insulin concentration was measured with a mouse insulin ELISA kit (manufactured by Shibayagi).

[実施例1]
(染色体上の挿入位置の解析)
効率的に遺伝子導入インスリン分泌細胞株を作製する方法の開発することを目的として、導入したい遺伝子が染色体上の特定の位置に挿入されるように、マウス由来のインスリン分泌細胞株であるMIN6細胞の染色体に、アクセプター配列を設置した。アクセプター配列には、FRT配列が含まれ、Flip-recombinase(Flip)の存在下で、同様のFRT配列をもつドナープラスミドとDNA交換が可能である。
まず、染色体のRosa26遺伝子座を挿入位置に選択し、アクセプター配列を挿入し、緑色蛍光タンパク質(GFP)を含むプラスミドとFlipを発現するプラスミドを導入して交換反応を起こさせた。交換反応は成功したと考えられたが、GFPの発現が細胞ごとに異なるモザイク状で、平均的発現レベルも高くないと推定された。そこで、染色体の任意の位置に挿入し、転写活性の高い染色体の位置に挿入され、交換反応後のGFPの発現が高くなったクローンを選択してくる方法を検討した。具体的な方法を以下に示す。
[Example 1]
(Analysis of insertion position on chromosome)
For the purpose of developing a method for efficiently producing a gene-introduced insulin-secreting cell line, MIN6 cells, which are insulin-secreting cell lines derived from mice, so that the gene to be introduced is inserted at a specific position on the chromosome. An acceptor sequence was placed on the chromosome. The acceptor sequence contains the FRT sequence and is capable of DNA exchange with a donor plasmid having a similar FRT sequence in the presence of Flip-recombinase (Flip).
First, the Rosa26 locus of the chromosome was selected at the insertion position, the acceptor sequence was inserted, and a plasmid containing green fluorescent protein (GFP) and a plasmid expressing Flip were introduced to induce an exchange reaction. Although the exchange reaction was considered successful, it was presumed that the expression of GFP was mosaic-like, which differed from cell to cell, and the average expression level was not high. Therefore, we investigated a method of selecting a clone that was inserted at an arbitrary position on the chromosome, inserted at the position of a chromosome with high transcriptional activity, and had high GFP expression after the exchange reaction. The specific method is shown below.

図1に示すプラスミドベクターにおいて、アクセプター配列に挟まれており、プロモーターをもたない発現ユニットを制限酵素を用いて切り出し、5μgの発現ユニットのDNA断片をエレクトロポレーション法によりMIN6細胞に導入し、ランダムにゲノム上に挿入した。 In the plasmid vector shown in FIG. 1, an expression unit sandwiched between acceptor sequences and having no promoter was cut out using a restriction enzyme, and a DNA fragment of 5 μg of the expression unit was introduced into MIN6 cells by an electroporation method. Randomly inserted into the genome.

細胞導入から4日目にゼオシン200μg/mLまあは400μg/mLで選別を開始した。ゼオシン耐性となったクローンには、発現ユニットが1コピー挿入されているものもあれば、数コピー又は数十コピー導入されているものもあると考えられる。この場合、複数コピー挿入されている場合でも多くの場合、染色体の同一箇所に縦にならんで挿入されることが多く、異なる染色体上の位置に挿入されることは少ない。そこで、これらのゼオシン耐性クローンとなった、すなわち発現ユニットが挿入された細胞に、ブラストサイジン耐性遺伝子を含む発現ユニットとリコンビナーゼ媒介カセット交換を起こさせる場合、うまく交換が起こった細胞では、1コピー或いは一か所に数コピーのみで、それらが交換したと考えられると仮定し、ゼオシン耐性クローンのプールに対し、GFP発現プラスミド(図2参照)及びpCAG-Flpeプラスミドをエレクトロポレーション法によりMIN6細胞に導入した。細胞導入から3週間、ブラストサイジン2.5μg/mLで選別した。 On the 4th day after cell introduction, sorting was started at zeocin 200 μg / mL, or 400 μg / mL. It is considered that some clones that have become zeocin-resistant have one copy of the expression unit inserted, and some clones have several copies or dozens of copies introduced. In this case, even when a plurality of copies are inserted, in many cases, they are inserted vertically at the same position on the chromosome, and are rarely inserted at different positions on the chromosome. Therefore, when these zeosin-resistant clones, that is, the cells into which the expression unit is inserted, undergo recombinase-mediated cassette exchange with the expression unit containing the blastsidedin resistance gene, one copy is obtained in the cells in which the exchange has occurred successfully. Alternatively, MIN6 cells by electroporation of the GFP expression plasmid (see Figure 2) and the pCAG-Flppe plasmid into a pool of zeosin-resistant clones, assuming that they were exchanged with only a few copies in one place. Introduced to. Blasticidin was sorted at 2.5 μg / mL for 3 weeks after cell introduction.

その結果、ブラストサイジン耐性となった34個のクローンが得られた。そのうち29クローンは、ゼオシン感受性であり、またドキシサイクリン添加による誘導でGFPの発現が認められた。また、5クローンはゼオシンにも耐性で、うち3クローンはGFPの発現が認められ、2クローンでは認められなかった。 As a result, 34 clones that became blastsaidin resistant were obtained. Of these, 29 clones were zeocin-sensitive, and expression of GFP was observed by induction with the addition of doxycycline. In addition, 5 clones were also resistant to zeocin, of which 3 clones showed GFP expression and 2 clones did not.

29クローンのうち、発現レベルが均一でまた、発現強度が高い上位4クローンについてゲノムウォーキングキット(Clontech/Takara 636405、Universal GenomeWalkerTM 2.0)を用いて、発現ユニットの挿入位置を同定した。 Among the 29 clones, the insertion positions of the expression units were identified using the genome walking kit (Clonech / Takara 636405, Universal Genome Walker TM 2.0) for the top 4 clones having uniform expression levels and high expression intensities.

その結果、3クローンについては遺伝子の途中に発現ユニットが挿入されていた。一方、1クローンは、X染色体上の94,713,947番目の位置、すなわち、X染色体のZxdb遺伝子の転写開始点から10,622bp(約10.6kbp)上流の位置であることが明らかとなった(図3参照)。 As a result, the expression unit was inserted in the middle of the gene for 3 clones. On the other hand, it was revealed that one clone is located at the 94th, 713, 947th position on the X chromosome, that is, 10,622bp (about 10.6kbp) upstream from the transcription start site of the Zxdb gene on the X chromosome. (See Fig. 3).

[実施例2]
(挿入位置の違いによるGFP発現の比較)
実施例1で得られたGFP遺伝子を含む発現ユニットがX染色体のZxdb遺伝子の転写開始点から約10kbp上流の位置に挿入されたMIN6細胞と、GFP遺伝子を含む発現ユニットがRosa26遺伝子座に挿入されたMIN6細胞を顕微鏡(KEYENCE All-in-One Fluorescence midroscope BZ-X710、拡大倍率:100倍)で観察し、比較した。結果を図4に示す。
[Example 2]
(Comparison of GFP expression due to difference in insertion position)
The expression unit containing the GFP gene obtained in Example 1 was inserted into the MIN6 cell at a position approximately 10 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene on the X chromosome, and the expression unit containing the GFP gene was inserted into the Rosa26 locus. MIN6 cells were observed under a microscope (KEYENCE All-in-One Fluorescense midroscope BZ-X710, magnification: 100 times) and compared. The results are shown in FIG.

図4に示すように、X染色体のZxdb遺伝子の上流領域にGFP遺伝子を含む発現ユニットが挿入されたMIN6細胞では、Rosa26遺伝子座に挿入されたMIN6細胞よりも、GFPの発現レベルが均一であり、且つ、発現強度が高いことが確認された。 As shown in FIG. 4, MIN6 cells in which an expression unit containing the GFP gene was inserted in the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome had a more uniform expression level of GFP than MIN6 cells inserted in the Rosa26 locus. Moreover, it was confirmed that the expression intensity was high.

[実施例3]
(リコンビナーゼ媒介カセット交換法による発現ユニットの交換)
実施例1で得られたGFP遺伝子を含む発現ユニットがX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に挿入されたMIN6細胞に、DsRed2発現プラスミド(図5参照)及びpCAG-Flpeプラスミドをエレクトロポレーション法により導入し、リコンビナーゼ媒介カセット交換を起こさせた。細胞導入から3週間、ハイグロマイシン200μg/mLで選別した。
[Example 3]
(Exchange of expression unit by recombinase-mediated cassette exchange method)
The DsRed2 expression plasmid (see FIG. 5) and the pCAG-Flpe plasmid were introduced into MIN6 cells in which the expression unit containing the GFP gene obtained in Example 1 was inserted into the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome by the electroporation method. Then, the recombinase-mediated cassette exchange was caused. Hygromycin was sorted at 200 μg / mL for 3 weeks after cell introduction.

その結果、ハイグロマイシン耐性となったクローンが得られた。これらクローンについて、ドキシサイクリン添加による誘導でDsRed2の発現が認められた(図示せず)。 As a result, clones that became resistant to hygromycin were obtained. Expression of DsRed2 was observed in these clones by induction with the addition of doxycycline (not shown).

[実施例4]
(インスリン高分泌細胞の構築)
実施例2で得られたDsRed2遺伝子を含む発現ユニットがX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に挿入されたMIN6細胞に、グルコキナーゼ発現プラスミド(図6参照)及びpCAG-Flpeプラスミド(Addgene社製、♯13787)をエレクトロポレーション法により導入し、リコンビナーゼ媒介カセット交換を起こさせた。細胞導入から3週間、ブラストサイジン2.5μg/mLで選別した。
[Example 4]
(Construction of insulin hypersecreting cells)
A glucokinase expression plasmid (see FIG. 6) and a pCAG-Flppe plasmid (manufactured by Addgene, #) were introduced into MIN6 cells in which the expression unit containing the DsRed2 gene obtained in Example 2 was inserted into the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome. 13787) was introduced by the electroporation method to cause recombinase-mediated cassette exchange. Blasticidin was sorted at 2.5 μg / mL for 3 weeks after cell introduction.

その結果、ブラストサイジン耐性となったクローンが得られた。これらクローンについて、ドキシサイクリン添加による誘導でグルコキナーゼの発現を誘導し、インスリン分泌試験を行った。結果を図7に示す。 As a result, clones that became blastsaidin resistant were obtained. For these clones, the expression of glucokinase was induced by induction with the addition of doxycycline, and an insulin secretion test was performed. The results are shown in FIG.

図7に示すように、グルコキナーゼ遺伝子を含む発現ユニットがX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に挿入されたMIN6細胞では、グルコキナーゼ遺伝子が導入されていないMIN6細胞及びグルコキナーゼ遺伝子を含む発現ユニットがRosa26遺伝子座に挿入されたMIN6細胞よりも、インスリンの分泌量が有意に多かった。 As shown in FIG. 7, in the MIN6 cells in which the expression unit containing the glucokinase gene was inserted in the upstream region of the Zxdb gene of the X chromosome, the MIN6 cells into which the glucokinase gene was not introduced and the expression unit containing the glucokinase gene were found. The amount of insulin secreted was significantly higher than that of MIN6 cells inserted at the Rosa26 gene locus.

[実施例5]
(CRISPR/Casシステムを用いた染色体への挿入)
Cas9発現プラスミド4.0μg、ドナープラスミド(図8参照)3.5μg及びガイドRNA発現プラスミド(図8参照)2.5μgを、Nucleofector(Lonza社製)を用いてエレクトロポレーション法によりMIN6細胞に導入し、CRISPR/Casシステムを用いて、ドナープラスミドに由来するDNA断片(ゼオシンのcDNAを含む領域)をX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に挿入した。なお、ドナープラスミドの全長塩基配列を配列番号13に、ドナープラスミド中のLeft arm及びRight armの塩基配列をそれぞれ配列番号1及び2に示す。また、ガイドRNA発現プラスミドの全長塩基配列を配列番号14に、ガイドRNA発現プラスミド中のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域の標的配列を配列番号4に示す。ガイドRNA発現プラスミド中において、U6プロモーターの転写効率を考慮して、標的配列の前にG(グアニン)を1つ付加した配列とした。
[Example 5]
(Insert into chromosome using CRISPR / Cas system)
4.0 μg of Cas9 expression plasmid, 3.5 μg of donor plasmid (see FIG. 8) and 2.5 μg of guide RNA expression plasmid (see FIG. 8) were introduced into MIN6 cells by the electroporation method using Nucleofector (manufactured by Lonza). Then, using the CRISPR / Cas system, a DNA fragment derived from the donor plasmid (a region containing the cDNA of zeosin) was inserted into the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome. The full-length base sequence of the donor plasmid is shown in SEQ ID NO: 13, and the base sequences of Left arm and Right arm in the donor plasmid are shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively. Further, the full-length base sequence of the guide RNA expression plasmid is shown in SEQ ID NO: 14, and the target sequence of the upstream region of the Zxdb gene of the X chromosome in the guide RNA expression plasmid is shown in SEQ ID NO: 4. In the guide RNA expression plasmid, the transcription efficiency of the U6 promoter was taken into consideration, and the sequence was prepared by adding one G (guanine) before the target sequence.

次いで、ゼオシン存在下で、21日間培養し、形成されたコロニーをクローニングシリンダーでピックアップし、24ウェルプレートに播種した。細胞数が増加したところで、半分を植え継ぎに使用し、残りの半分をgenomic DNA抽出に用いた。 Then, in the presence of zeocin, the cells were cultured for 21 days, and the formed colonies were picked up in a cloning cylinder and seeded in a 24-well plate. When the number of cells increased, half was used for subculture and the other half was used for genomic DNA extraction.

抽出したgenomic DNAに対し、PCRを行い、ドナープラスミドに由来するDNA断片(ゼオシンのcDNAを含む領域)が挿入されていることを確認した。使用したプライマーの配列を以下に示す。また、設計したプライマーの染色体上の標的位置を図9に示す。
op1222:5’-GTGTCTAAGGGACAGACATTCCCG-3’(配列番号15)
op1272:5’-GGGAAACTTGGAAGTCAGTTGTCTGC-3’(配列番号16)
op1251:5’-GAACGGCACTGGTCAACTTGG-3’(配列番号17)
op1252:5’-GCAACTGCGTGCACTTCGTG-3’(配列番号18)
PCR was performed on the extracted genomic DNA, and it was confirmed that a DNA fragment derived from the donor plasmid (a region containing the cDNA of zeocin) was inserted. The sequences of the primers used are shown below. In addition, the target position on the chromosome of the designed primer is shown in FIG.
op1222: 5'-GTGTCTAAGGGACAGACTTCCG-3'(SEQ ID NO: 15)
op1272: 5'-GGGAAACTTGGAAGTCAGTTGTCTGC-3'(SEQ ID NO: 16)
op1251: 5'-GAACGGCACTGGGTCAACTTG-3'(SEQ ID NO: 17)
op1252: 5'-GCAACTGCGTGCACTTCGTG-3'(SEQ ID NO: 18)

次いで、ドナープラスミドに由来するDNA断片が確認されたコロニーに対して、GFP発現プラスミド(図10参照)及びpCAG-Flpeプラスミド(Addgene社製、♯13787)を、Nucleofector(Lonza社製)を用いてエレクトロポレーション法により導入し、リコンビナーゼ媒介カセット交換を起こさせた。細胞導入から3週間、ブラストサイジン2.5μg/mLで選別した。 Then, for the colonies in which the DNA fragment derived from the donor plasmid was confirmed, a GFP expression plasmid (see FIG. 10) and a pCAG-Flppe plasmid (Adgene, # 13787) were used with Nucleofector (Lonza). It was introduced by the electroporation method and caused recombinase-mediated cassette exchange. Blasticidin was sorted at 2.5 μg / mL for 3 weeks after cell introduction.

その結果、ブラストサイジン耐性となったクローンが得られた。これらクローンについて、ドキシサイクリン添加による誘導でGFPの発現を誘導した。図11は、GFP遺伝子を含む発現ユニットがX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に挿入されたMIN6細胞の顕微鏡像(顕微鏡:KEYENCE All-in-One Fluorescence midroscope BZ-X710、拡大倍率:100倍、左:明視野像、右:蛍光像)である。 As a result, clones that became blastsaidin resistant were obtained. For these clones, the expression of GFP was induced by induction with the addition of doxycycline. FIG. 11 shows a microscopic image of MIN6 cells in which an expression unit containing the GFP gene was inserted into the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome (microscope: KEYENCE All-in-One Fluorescence midroscope BZ-X710, magnification: 100 times, left. : Bright field image, right: Fluorescent image).

図11に示すように、GFPがほぼ均一に発現することが確認された。 As shown in FIG. 11, it was confirmed that GFP was expressed almost uniformly.

本実施形態の挿入方法によれば、外来遺伝子の均一な発現を達成することができる。 According to the insertion method of the present embodiment, uniform expression of a foreign gene can be achieved.

Claims (12)

動物細胞のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域に外来遺伝子を挿入する工程を含む、動物細胞の染色体上への外来遺伝子の挿入方法。 A method for inserting a foreign gene onto the chromosome of an animal cell, which comprises the step of inserting the foreign gene into the upstream region of the Zxdb gene of the X chromosome of the animal cell. 前記Zxdb遺伝子の上流領域が、前記Zxdb遺伝子の転写開始点から1~50kbp上流の領域である、請求項1に記載の挿入方法。 The insertion method according to claim 1, wherein the upstream region of the Zxdb gene is a region 1 to 50 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene. 前記Zxdb遺伝子の上流領域が、前記Zxdb遺伝子の転写開始点から5~15kbp上流の領域である、請求項1又は2に記載の挿入方法。 The insertion method according to claim 1 or 2, wherein the upstream region of the Zxdb gene is a region 5 to 15 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene. 前記Zxdb遺伝子の上流領域が、前記Zxdb遺伝子の転写開始点から9~11kbp上流の領域である、請求項1~3のいずれ一項に記載の挿入方法。 The insertion method according to any one of claims 1 to 3, wherein the upstream region of the Zxdb gene is a region 9 to 11 kbp upstream from the transcription start site of the Zxdb gene. X染色体のZxdb遺伝子の上流領域に、リコンビナーゼ認識配列が挿入されている、動物細胞。 An animal cell in which a recombinase recognition sequence is inserted in the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome. 前記リコンビナーゼ認識配列がFRT配列又はloxP配列である、請求項5に記載の動物細胞。 The animal cell according to claim 5, wherein the recombinase recognition sequence is an FRT sequence or a loxP sequence. ヒト又はマウス由来の細胞である、請求項5又は6に記載の動物細胞。 The animal cell according to claim 5 or 6, which is a cell derived from a human or a mouse. 請求項5~7のいずれか一項に記載の動物細胞と、
前記動物細胞の染色体に挿入されているリコンビナーゼ認識配列を認識するリコンビナーゼと、
前記動物細胞の染色体に挿入されているリコンビナーゼ認識配列と同一のリコンビナーゼ認識配列を有するベクターと、
を備える、外来遺伝子挿入用キット。
The animal cell according to any one of claims 5 to 7.
A recombinase that recognizes the recombinase recognition sequence inserted into the chromosome of the animal cell,
A vector having the same recombinase recognition sequence as the recombinase recognition sequence inserted into the chromosome of the animal cell,
A kit for inserting foreign genes.
外来遺伝子と、
前記外来遺伝子の上流及び下流に結合した、標的動物細胞のX染色体のZxdb遺伝子の上流領域と相同な配列を有する核酸と、
を含む、ベクター。
Foreign genes and
A nucleic acid having a sequence homologous to the upstream region of the Zxdb gene on the X chromosome of the target animal cell bound upstream and downstream of the foreign gene.
Including the vector.
前記外来遺伝子の上流に、配列番号1で表される配列と相同な配列を有する核酸が結合しており、且つ、前記外来遺伝子の下流に、配列番号2で表される配列と相同な配列を有する核酸が結合している、請求項9に記載のベクター。 A nucleic acid having a sequence homologous to the sequence represented by SEQ ID NO: 1 is bound upstream of the foreign gene, and a sequence homologous to the sequence represented by SEQ ID NO: 2 is located downstream of the foreign gene. The vector according to claim 9, wherein the nucleic acid having the nucleic acid is bound. 配列番号3で表される塩基配列からなる核酸を含む、ガイドRNA。 A guide RNA containing a nucleic acid consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 3. 配列番号4で表される塩基配列からなる核酸を含む、ガイドRNA発現ベクター。 A guide RNA expression vector containing a nucleic acid consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 4.
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